PLAXIS 3D的案例
需要plaxis 3d的仿真模擬代做
使用plaxis3d對橫向載荷下嵌巖樁的偏轉(zhuǎn)情況進行仿真模擬 預算為2000-2500元 工期為半個月
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展開 巖土工程有限元軟件及其發(fā)展趨勢
04
PLAXIS
簡介：20世紀后半期，Pieter A. Vermeer領(lǐng)導一個研究組在荷蘭理工大學開展有限元和本構(gòu)模型等方面的研究。最初的研究目的是為了回答荷蘭公共事業(yè)部的問題“如何預測著名的東斯海爾德閘壩(Oosterschelde dam) 可能發(fā)生的位移”，來保護荷蘭一個重要的地區(qū)，防止被海水淹沒。課題組開發(fā)了基于高階單元的平面應變問題彈塑性有限元計算的程序。后來程序被進一步完善，還可以求解軸對稱問題。開始使用PLAXIS這個名字，PLAXIS就是Plasticity Axi-Symmetry（或Plane strain，Axi-symmetric analysis）的縮寫。
1986年是PLAXIS發(fā)展的一個新的階段，荷蘭公共事業(yè)部與荷蘭代爾夫特理工大學（Technical University of Delft）開始一個新的計劃，把PLAXIS推向巖土工程師。這一步證明是關(guān)鍵的一步，PLAXIS被應用到各種項目中。1993年成立的公司PLAXIS bv.來專門負責PLAXIS業(yè)務。自2000年以來，PLAXIS的客戶群增長迅速。目前，PLAXIS 除了主要的平面應變和軸對稱問題計算程序，還開發(fā)了dynamics 和 PlaxFlow 模塊，Plaxis 3D tunnel 和 Plaxis 3D Foundation專業(yè)分析模塊。
展開 樁筏基礎(chǔ)的三維數(shù)值模擬(3D Modeling of Piled Raft Foundation)---Part 1
例如:
對于FLAC3D和3DEC
自重引起的初始應力(zone initialize-stresses)
初始條件(Initial Conditions)中的原巖應力(block zone initialize)
計算factor-of-safety時需要考慮的一些問題
對于Plaxis
PLAXIS 機器地基動力分析---Part I
PLAXIS 機器地基動力分析---Part II
PLAXIS的模擬方法初探 (P1)
軟土地層開挖和支護模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 3
貫入樁/沉樁(Driven Piles)的有限元模擬
Plaxis 3D/2D中樁的模擬---Embedded Beam(Pile) Modeling
在本項目中，我們只設(shè)兩個施工步驟Analysis > Project setting > [Stages]，第一個步驟是初始化Initial，第二個施工步驟是Piled raft foundation。嚴格來說，樁和筏板應該分開設(shè)置才對，因為先施工樁然后才施工筏板，它們不是同時進行的，不過為了簡化起見，在此合并為一個步驟。
(2) 地下水。在本項目中我們考慮地下水Analysis > Project setting > [Groundwater]，由于不考慮地下水的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)流動，因此使用浸水面Phreatic Surfaces，即地下水的靜態(tài)水位。準確地說，應指的是地下水位Water Table，這二者本質(zhì)上是有區(qū)別的，Water Table通常指的是最上一層的水位，而Phreatic Surfaces指的是在有隔水層存在的條件下的多層水位。
展開 建筑物的自由振動和地震分析(1)---定義土層
分析類型使用平面應變(Plane Strain)【Plaxis 3D/2D中樁的模擬---Embedded Beam(Pile) Modeling】，15節(jié)點的三角形單元【巖土問題二維有限元實體單元類型(element types)的選擇】。
4 定義土層
整個地層由15m厚相當松散(loose sand)的砂層和25m厚中密(medium dense)的砂層組成，地下水位在y=-15m處，模型的靜態(tài)孔隙水壓力【液化分析和評價(Liquefaction Analysis and Evaluation)文獻聚合】按照這個水位(phreatic line)產(chǎn)生。
(1) 在Soil面板內(nèi)使用創(chuàng)建鉆孔(Create Borehole)工具產(chǎn)生地層【錨索和地下連續(xù)墻聯(lián)合支護的開挖過程模擬(Tieback Wall)；軟土地層開挖和支護模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 1】。在原點x=0處創(chuàng)建一個鉆孔，彈出Modify soil layers窗口，增加兩層土(0,-15)和(-15,-40)，同時設(shè)置水位-15m。
5 3D模型
對于3D模型，首先需要設(shè)置模型的范圍，這一點比2D的設(shè)置更為重要，因為它定義的是模型另一個方向的長度。其實定義模型的范圍是一種非常古老的設(shè)計方法，特別是對于2D模型，模型的范圍應該是自適應的，但Plaxis一直保留著這種風格。
Plaxis3D僅提供了10節(jié)點的四面體單元【
3D單元類型選擇對計算結(jié)果的顯著影響(Element Type)
；
第三方的網(wǎng)格生成器(Grid/Mesh Generation)---Pointwise,CUBIT和HyperMesh
】。
展開 數(shù)值反分析(Numerical Back-Analysis)
Emeriault等人(2013) 使用PLAXIS 3D進行了數(shù)值反分析，模擬了真實隧道的預加固系統(tǒng)和工作流程，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)評價評估不同的建筑和支護單元對控制地面運動和沉降的影響, 從而提高隧道施工方法對地面響應的理解. Mata(2019) 的博士論文對巷道的收斂進行了數(shù)值反分析. 他使用的數(shù)值工具是FLAC3D, 特別考慮了與時間相關(guān)的巖體行為(Creep).
3 露采邊坡反分析
Kabuya等人(2020) 對一個采礦邊坡的破壞進行了數(shù)值反分析. 該邊坡高度為125m, 寬度為200m, 整體邊坡角為44度, 如下圖所示. 他們使用的數(shù)值模擬工具是SLIDE3和RS2.
Sainsbury等人(2016) 對另一個采礦邊坡穩(wěn)定性進行了數(shù)值反分析. 他們使用的數(shù)值模擬工具是帶有離散斷裂網(wǎng)絡(luò)的3DEC, 使用的位移準則是1m, 每個模擬step的速度準則是1e-5m.
4 地采空場反分析
Sainsbury等人(2011) 對崩落采礦法的崩落區(qū)進行了數(shù)值反分析, 通過匹配數(shù)值推導出的屈服區(qū)與TDR(時域反射儀)的實測結(jié)果, 改進了數(shù)值模型中應力傳播與軟弱夾層接觸的相互作用。Bouzeran等人(2020) 使用FLAC3D對地下空場采礦法的空場進行了數(shù)值反分析. 反分析的目的是為了更好地了解控制巖體性能的作用機制，并獲得一個經(jīng)過校準的模型來進行模擬預測, 其中包括: 現(xiàn)場和實驗室強度測試建立的各向異性巖體強度模型，以及一個隱式地考慮圍巖屈曲的方案。
展開 錨索和地下連續(xù)墻聯(lián)合支護的開挖過程模擬(Tieback Wall)
2.3 安裝錨索
首先產(chǎn)生三步開挖，第一步開挖至3m, 系統(tǒng)自動定義到Sand層的底部；第二步開挖至7m, 第三步開挖至10m；然后安裝錨索，錨索使用非全長粘結(jié)【全長粘結(jié)錨桿數(shù)值模型(fully grouted cable bolts) 】，非錨固段使用node-to-node anchor模型，錨固段使用Embedded beam row模型【Plaxis 3D/2D中樁的模擬---Embedded Beam(Pile) Modeling】。最后定義分布載荷。
2.4 劃分網(wǎng)格
在完成上述步驟后，產(chǎn)生的網(wǎng)格如下圖所示。
2.5 計算階段
這個項目的計算劃分為6個階段。在初始階段后，按順序增加: (1) Phase 1安裝墻和線性載荷。(2) Phase 2第一步開挖。(3) Phase 3 安裝第一層錨索，施加預應力。(4) Phase 4 第二步開挖。(5) 安裝第二層錨索，施加預應力。(6) 最后一步開挖。
3 計算結(jié)果
下面所示的是最后階段的網(wǎng)格變形圖和主應力分布圖。
4 關(guān)鍵步驟
本項目的第一個重點是如何模擬非全長粘結(jié)的錨索，非錨固段使用node-to-node anchor模型，錨固段使用Embedded beam row模型；第二個重點是Van Genuchten關(guān)系式的使用，通過計算地下水流產(chǎn)生新的水壓力(孔隙壓力)分布。
展開 
淺談巖土有限元分析軟件
Comsol Multiphysics v3.5a即將升級V4.0
INGLES產(chǎn)品
Plaxis使用方便應用也很廣，不過據(jù)說V9加密方式是網(wǎng)卡綁定了，不再是加密狗
Plaxis V9 professioner
Plaxis 3D Tunnel v1.2(土工有限元軟件)
軟土地層開挖和支護模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 1
地下連續(xù)墻使用板單元【柔性地基(Flexible footing)板內(nèi)的結(jié)構(gòu)力】，地下連續(xù)墻和土之間的相互作用使用界面元【貫入樁/沉樁(Driven Piles)的有限元模擬；Plaxis 3D/2D中樁的模擬---Embedded Beam(Pile) Modeling】，支桿使用彈簧元(spring element)。
3 材料模型
按照上面的幾何模型建立材料模型。使用“Create borehole”工具產(chǎn)生兩層土，粘土層采用軟土模型(Soft-Soil)，排水類型按不排干Undrained (A)；砂層采用硬化土模型(HS-Small)，排水類型按排干。材料模型的選擇以后作詳細討論，在此略過。
使用鼠標拖拉可以把材料模型賦值到幾何模型上，這種方法類似于Slide的做法【雙層土邊坡穩(wěn)定性分析出現(xiàn)的問題】，還有一種更方便的方法是在“修改土層”窗口內(nèi)拖拉，在早期的程序中(V21以前)，從材料集中把材料拖拉至修改土層中的名稱中即可完成這個操作。最新版本的程序(從V21開始)去掉了這個功能，而需要把材料拖拉至左邊的鉆孔中，對于多層土來說，可以實時監(jiān)測賦值是否出錯，因此強烈推薦使用這種方法。
4 結(jié)構(gòu)元模型
本題存在兩種類型的結(jié)構(gòu)元，一種是模擬地下連續(xù)墻，另一種是模擬橫向支桿。地下連續(xù)墻的模擬包括墻體模型建立以及使用界面元模擬墻與土體的相互作用。首先使用“Create structure”工具創(chuàng)建板單元，然后輸入板的材料參數(shù)，最后把材料模型賦值到幾何模型。賦值材料值的另一種方法是在“模型瀏覽器”中設(shè)置，這種方法對于幾何線性材料的設(shè)置更適合。無論使用哪一種方法，在下一步進行之前，總是使用“模型瀏覽器”檢查模型設(shè)置是否正確。
展開 Plaxis應用于巖石工程問題的本構(gòu)模型
3 節(jié)理模擬
除了使用等效連續(xù)模型途徑外，Plaxis也可以使用界面元(Interface elements)顯式地表示節(jié)理或其它不連續(xù)，Plaxis傳統(tǒng)地使用界面元模擬土-結(jié)構(gòu)的相互作用，例如：
軟土地層開挖和支護模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 1
軟土地層開挖和支護模擬(Excavation and Support of Soft Soil)---Part 2
貫入樁/沉樁(Driven Piles)的有限元模擬
Plaxis 3D/2D中樁的模擬---Embedded Beam(Pile) Modeling
地基土中土工格柵的模擬(Geogrid)
錨索和地下連續(xù)墻聯(lián)合支護的開挖過程模擬(Tieback Wall)
在Plaxis最新版V22中，引入了新的不連續(xù)單元(Discontinuity Elements)，使建模工作流程更加簡單。不連續(xù)元用線或面表示，通過對網(wǎng)格中節(jié)點進行解耦，使不連續(xù)體的兩個面之間產(chǎn)生相對位移，用法向剛度kn和剪切剛度ks表示不連續(xù)性質(zhì), 界面之間只能產(chǎn)生小的相對位移，不能象FLAC3D/3DEC那樣產(chǎn)生大變形，從而產(chǎn)生新的接觸或塊體完全分離。
4 應變軟化
歷史上，巖石應變軟化來自于采礦工程礦柱穩(wěn)定性和自然崩落法礦石破碎的研究【應變軟化模型(Strain-Softening and IMASS)；應變軟化的礦柱穩(wěn)定性(Pillar Stability with IMASS Model)---寬高比對礦柱強度的影響；應變軟化模型IMASS邊坡穩(wěn)定性分析】。
展開 巖土工程有限元軟件及其發(fā)展趨勢
例如，Crisp最初版本只有二維，現(xiàn)在也具備了三維版本；Plaxis在最初的二維平面應變軟件基礎(chǔ)上也開發(fā)了Plaxis 3D Tunnel和Plaxis 3D Foundation；LS-DYNA 2D 也擴展到LS-DYNA 3D。但也有完全在三維基礎(chǔ)上開發(fā)的，如MSC.DYTRAN，就沒有二維功能。
(3) 從單一物理場和單相問題到多物理場多相耦合問題
數(shù)值模擬初期只是分析簡單的單一物理場問題，結(jié)構(gòu)工程通常只研究梁、板和殼等，巖土工程只是研究土體，這些問題但可以歸結(jié)為單一的位移場問題。而數(shù)值模擬發(fā)展到今天，能夠更加反映實際的多物理場和耦合物理場開始得到重視。例如，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形也可能受到溫度場的影響；巖土工程中土骨架和孔隙水壓力也是相互耦合相互作用的，是個很典型的流-固耦合問題，凍土是一種由固體土顆粒、固態(tài)冰、未凍水和空氣構(gòu)成的四相巖土介質(zhì)，多物理場多相耦合是復雜巖土介質(zhì)的基本特征。更加復雜的問題可能涉及位移場、液體壓力場、溫度場、電傳導、 磁場和聲場等問題。例如，ABAQUS和COMSOL Multiphysics等有限元軟件就具有很強的多物理場多相耦合分析能力。
(4) 從單坐標體系擴展到多坐標體系
早期的數(shù)值模擬軟件通常只采用單一坐標系，或采用拉格朗日坐標或采用歐拉坐標。由于不同問題的求解基于不同的坐標系統(tǒng)，基于單一坐標體系，計算分析問題的范圍受到很大的限制。因此有的問題需要從單坐標體系擴展到多坐標體系進行求解，或采用新的計算方法，例如無網(wǎng)格（meshfree或meshless）技術(shù)，如SPH（Smooth Particle Hydrodynamics），SPH法不用網(wǎng)格，所以沒有網(wǎng)格畸變問題，因此能在拉格朗日格式下處理大變形問題。
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