三维渗流有限元分析软件GWSS开发与应用

合集下载

土壤结构分析中的三维有限元模型

土壤结构分析中的三维有限元模型土壤结构分析是研究土壤力学性质、变形特性以及与工程结构相互作用的重要研究领域。

而在土壤结构分析中，三维有限元模型则是一种重要的分析工具。

本文将从土壤结构分析的基本原理、三维有限元模型的构建以及实际应用等方面进行探讨。

一、土壤结构分析的基本原理土壤力学是描述土壤特性与力学行为之间关系的学科，是土木工程中的重要组成部分。

土壤结构分析就是在土壤力学的基础上，研究土壤在外力作用下的变形规律以及与工程结构的相互作用情况。

土壤结构分析的基本原理包括土壤的变形机理、荷载传递机制以及有限元分析方法等。

土壤的变形机理主要受到压实、剪切和液化等因素的影响，而荷载传递机制则是指外力通过土壤介质传递给基础或结构体的过程。

有限元分析方法则是一种数值计算手段，将复杂的土壤结构问题离散化为一系列简单的节点和单元，通过求解节点上的位移和力的关系，进而得到土壤结构的力学响应。

二、三维有限元模型的构建在土壤结构分析中，三维有限元模型是一种常用的模拟手段。

它基于有限元分析原理，将土壤及工程结构在三维空间中建模，通过分析节点和单元之间的相互关系，获得土壤结构的力学行为。

三维有限元模型的构建首先需要确定土壤结构的几何形状和边界条件。

几何形状包括土壤体的几何尺寸和形状，以及工程结构的位置和形态；边界条件则是指模型所受到的外力条件，如外荷载、边界移动等。

然后，根据土壤的物理力学性质，设定材料参数，如弹性模量、泊松比等。

最后，将模型离散化为节点和单元，通过数学解析和计算手段求解出节点的位移和应力，得到土壤结构的力学行为。

三、三维有限元模型的实际应用三维有限元模型可以应用于各类土壤结构分析问题，例如基础承载力计算、边坡稳定性分析、桩基设计等。

下面以基础承载力计算为例，介绍三维有限元模型的实际应用。

基础承载力是指土壤承受荷载时产生的变形和应力。

在三维有限元模型中，可以将土壤视为弹性体，设定荷载条件并解算模型，得到节点的位移和应力场分布。

三维结构分析并行自适应有限元软件PHG-Solid

三维结构分析并行自适应有限元软件PHG-Solid成杰;张林波【期刊名称】《计算机科学》【年(卷),期】2012(039)005【摘要】We presented our newly developed open source parallel adaptive FEM software for 3D structural analysis. It is based on the 3D parallel adaptive finite element toolbox PHG. It features parallel adaptive finite element analysis for pure 3D structures. It has several advantages over other structural analysis software. Firstly, it supports fully automatic and highly parallel adaptive FEM computations. Secondly,it is robust,efficient and highly scalable in solving large scale problems. Thirdly,the software is extensible,and users can conveniently add their own modules if needed. Several large scale numerical experiments demonstrate that the largest problem size of our software exceeds 500 million degrees of freedom and the largest number of MPI process reaches 1024.%介绍了所研制的一个开源三维结构分析并行自适应有限元软件PHG-Solid.它是以并行自适应有限元软件平台PHG为基础开发的,支持在纯三维结构上进行并行自适应有限元分析.与现有的商业和开源结构分析有限元软件相比,PHG-Solid的特点和优势在于:1)支持完全自动化且高度并行的自适应有限元计算；2)能稳健高效地求解大规模问题,具有很好的计算规模可扩展性；3)易于扩展,用户可根据需要添加相应的计算模块.通过几个大型数值算例来展示该软件的计算能力和并行可扩展性,其中的最大计算规模超过了5亿自由度,最大并行规模达到了1024个MPI进程.【总页数】5页(P278-281,309)【作者】成杰;张林波【作者单位】中国科学院数学与系统科学研究院科学与工程计算国家重点实验室北京100190;中国科学院数学与系统科学研究院科学与工程计算国家重点实验室北京100190【正文语种】中文【中图分类】TP301【相关文献】1.一种三维并行自适应计算方法 [J], 韩志熔2.有限元软件水闸闸室稳定三维结构分析 [J], 陈锦桥3.“并行自适应有限元软件平台”获阶段性成果 [J],4.三维CFD矢量场自适应流线耙并行计算 [J], 任碧宁;魏生民;罗卫平5.有限元软件结构分析模块的并行开发及应用 [J], 李丽君;金先龙;李渊印;李根国因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

有限元分析

1.LSTC公司的LS-DYNA系列软件LS-DYNA是一个通用显式非线性动力分析有限元程序，最初是1976年在美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Lab.)由J.O.Hallquist 主持开发完成的，主要目的是为核武器的弹头设计提供分析工具，后经多次扩充和改进，计算功能更为强大。

此软件受到美国能源部的大力资助以及世界十余家著名数值模拟软件公司(如ANSYS、MSC.software、ETA等)的加盟，极大地加强了其的前后处理能力和通用性，在全世界范围内得到了广泛的使用。

在软件的广告中声称可以求解各种三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等接触非线性、冲击载荷非线性和材料非线性问题。

即使是这样一个被人们所称道的数值模拟软件，实际上仍在诸多不足，特别是在爆炸冲击方面，功能相对较弱，其欧拉混合单元中目前最多只能容许三种物质，边界处理很粗糙，在拉格朗日——欧拉结合方面不如DYTRAN灵活。

虽然提供了十余种岩土介质模型，但每种模型都有不足，缺少基本材料数据和依据，让用户难于选择和使用。

2.MSC.software公司的DYTRAN软件当前另一个可以计算侵彻与爆炸的商业通用软件是MSC.Software Corporation ( MSC公司) 的MSC.DYTRAN程序。

该程序在是在LS-DYNA3D的框架下，在程序中增加荷兰PISCES INTERNATIONAL公司开发的PICSES的高级流体动力学和流体——结构相互作用功能，还在PISCES的欧拉模式算法基础上，开发了物质流动算法和流固耦合算法。

在同类软件中，其高度非线性、流—固耦合方面有独特之处。

MSC.DYTRAN的算法基本上可以概况为：MSC.DYTRAN采用基于Lagrange 格式的有限单元方法(FEM)模拟结构的变形和应力，用基于纯Euler格式的有限体积方法(FVM)描述材料(包括气体和液体)流动，对通过流体与固体界面传递相互作用的流体—结构耦合分析，采用基于混合的Lagrange格式和纯Euler格式的有限单元与有限体积技术，完成全耦合的流体-结构相互作用模拟。

用Solid Works立体三维软件结合ANSYS有限元分析法设计阀体

用Solid Works立体三维软件结合ANSYS有限元分析法设
计阀体
倪伟
【期刊名称】《数字技术与应用》
【年(卷),期】2009(000)010
【摘要】阀门是火力发电重要管道部件之一,目前随着我国火力发电技术水平以及环保节能要求的提高,机组参数也越来越高.随之而来,阀门的研发设计水平也必须提高.在阀门设计中,最为重要的就是阀体的强度结构设计与流体力学分析.随着许多制图、计算等辅助设计工具的开发和运用,我们现在可以更加方便快捷和准确地分析和设计.本文以高温高压的堵阀阀体设计为例,用Solid Works立体三维软件结合ANSYS有限元分析法设计阀体,从而很快得出直观精确的数据,为我们校核强度改进设计提供有力支持.
【总页数】1页(P33-33)
【作者】倪伟
【作者单位】四川省自贡市华夏阀门有限公司,四川自贡,643001
【正文语种】中文
【中图分类】TK413
【相关文献】
1.用SolidWorks三维软件设计采煤机行走箱传动的方法 [J], 马修水;李慧
2.用Solid Works立体三维软件结合ANSYS有限元分析法设计阀体 [J], 倪伟
3.利用有限元分析法对阀座进行优化设计——借助SolidWorks和COSMOS [J], 卞翠云;赵忠华
4.基于SolidWorks三维软件的移动式侧方停车位设计 [J], 王玉勤;丁泽文;王寅斌;武海峰
5.基于SolidWorks三维软件的全自动轮胎去毛机设计 [J], 穆德敏;陈广硕;郝国斌;张驰;周绍驰;赵旭;姜旭
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

有限元分析及其在桥梁结构中的应用(马润平)

2011-3-30
19
1、直接刚度法
— 桥梁用软件计算核心都是直接刚度法——矩阵位移法以位移为未知数，求解位移。
— 静力基本方程：{F}=[K]{δ}
{F}: 节点荷载，必须作用于节点。
[K]：总体刚度矩阵，由单元刚度矩阵转置到总体坐标系下，并组集而成。 {δ}：待求的节点位移。
2011-3-30
2011-3-30
4
— 这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
注意： 1）错误与误差的把握。 2）当得到有限元的解答，须用怀疑的眼光去挑剔去接受。
2011-3-30
2011-3-30
14
— 这些软件诞生在上世纪70年代左右，也就是世界上第一台计算诞生后的20年左右。
— 这几个软件都是美国开发研制的。 — 都有一定重大的发展背景，如航天、军工等。 — 起源于高校和实验室。 — 后期都以公司方式运作，大多经历了收购、合并、重
组。
软件是一个国家科技实力的重要标志之一。我国如软件、硬件的发展水平与先进国家差距很大。
— NASTRAN：MSC. Nastran软件获得美国联邦航空管理局（FAA）认证，成为领取飞行器适航证指定的唯一验证软件。
2011-3-30
12
— Adina: 在计算理论和求解问题的广泛性方面处于全球领先的地位，尤其针对结构非线性、流/固耦合等复杂问题的求解具有强大优势。近20年的商业化，被广泛应用于各个工业领域的工程仿真计算，包括土木建筑、交通运输、石油化工、机械制造、航空航天、汽车、国防军工、船舶、以及科学研究等各个领域。 ADINA的最早版本出现于1975，在K. J. Bathe博士的带领下，由其研究小组共同开发。

有限元法和应用总结课件

线弹性有限元
线弹性有限元是以理想弹性体为研究对象旳，所考虑旳变形建立在小变形假设旳基础上。在此类问题中，材料旳应力与应变呈线性关系，满足广义胡克定律；应力与应变也是线性关系，线弹性问题可归结为求解线性方程问题，所以只需要较少旳计算时间。假如采用高效旳代数方程组求解措施，也有利于降低有限元分析旳时间。
平面单元划分原则
• 1.单元形状：常用单元形状有三角形单元、矩形单元和等参数单元。他们旳特点是单元旳节点数越多，其计算精度越高，三角形单元与等参数单元可适应任意边界。
• 2.划分原则： • 1）划分单元旳个数，视计算机要求旳精度和计算机容量
而定，单元分得越多，块越小其精度越高，但需要旳计算机容量越大，所以，须根据实际情况而定。 • 2）划分单元旳大小，可根据部位不同有所不同，在位移或应力变化大旳部位取得单元要小；在位移或应力变化小旳部位取得单元要大，在边界比较平滑旳部位，单元可大。
移，另一部分基本未知量为节点力。
*8.有限元法分析过程（续）
• 有限元位移法计算过程旳系统性、规律性强，尤其合适于编程求解。一般除板壳问题旳有限元应用一定量旳混正当外，其他全部采用有限元位移法。所以，一般不做尤其申明，有限元法指旳是有限元位移法。
• 有限元分析旳后处理主要涉及对计算成果旳加工处理、编辑组织和图形表达三个方面。它能够把有限元分析得到旳数据，进一步转换为设计人员直接需要旳信息，如应力分布状态、构造变形状态等，而且绘成直观旳图形，从而帮助设计人员迅速旳评价和校核设计方案。
• 虚位移原理是平衡方程和力旳边界条件旳等效积分旳“弱”形式；
• 虚应力原理是几何方程和位移边界条件旳等效积分“弱”形式。
3.虚功原理（续）

GeoStudio 系列软件在岩土工程中的应用-方法-技巧

中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider
info@
软件介绍
加拿大GEO-SLOPE 公司从 1977 年发展至今，已成为全球最大的岩土软件开发公司之一，用户覆盖全球 100 多个国家。中仿科技公司是GEO-SLOPE公司中国区独家区总代理商，希望 GEO-SLOPE公司的系列软件能给您的工作带来方便和帮助。当您使用GeoStudio解决问题时，您已经加入了遍布世界100多个国家的工程师、大学教授、学者和学生组成的群体。我们将一如既往地致力于提高和加强软件解决岩土工程问题的能力，使得我们的软件功能更强大、更易于使用。
CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider info@
• • • • 工程背景几何模型分析步骤问题探讨
中仿科技---专业信息化软件及技术咨询公司 CnTech Co.,Ltd--- Leading Engineering Virtual Prototyping Solutions Provider
info@
•
SIGMA/W 的分析类型与本构模型
分析类型
Insitu Stress Redistribution Load/Deformation Coupled Stress/PWP Volume Change Dynamic Deformation
Effective-Drained Parameters Linear Elastic Anisotropic Elastic Hyperbolic NonlinearElastic Elastic-Plastic Soft Clay (MCC) Slip Surface Add-In Model Effective Parameters w/ PWP Change Linear Elastic Elastic-Plastic Soft Clay (MCC) Slip Surface Add-In Model

三维声纳渗流检测技术在地下连续墙中的应用效果研究

科技与创新｜Science and Technology & Innovation2024年第02期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.02.056三维声纳渗流检测技术在地下连续墙中的应用效果研究韩永利，赵思豫，陈勇，杨笔将，徐利军（上海浦公检测技术股份有限公司，上海201202）摘要：利用三维声纳渗流检测技术，通过事先埋设的测试孔，对某项目地下连续墙进行开挖前的渗漏测试，提供了测试范围内的渗透流速、流量、流向等指标，为施工提供了指导。

后续仍需多进行实际工程的应用，积累经验，为该种方法在上海地区的进一步推广应用提供参考。

关键词：地下连续墙；三维声纳；测试孔；渗漏测试中图分类号：TU195 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）02-0188-03上海市位于典型的饱水软土地基区，地下水位高。

地下连续墙因其刚度大、整体性好、施工速度快、适用土层广等优点，在深基坑领域得到了大量应用。

虽然施工单位采取了各种措施，严格控制施工质量，但在基坑开挖过程中，地下连续墙往往会因为各种原因出现渗漏水的情况。

1 研究目的在基坑开挖前，实施快速有效的渗漏检测，对渗漏点位置进行精确判断，及时对围护结构进行补强加固，将漏点封堵，是确保基坑和周边环境安全的关键。

2 研究思路三维声纳渗流检测技术是利用基坑围护结构中预留的测试孔，原位检测孔内地下水渗流场的流速、流向、流量的量化指标，从而针对基坑开挖过程中可能出现渗漏水的部位特征，制订针对性的预防措施，为施工提供参考。

该技术在国内一些地区得到了部分的应用[1-3]，本文将该技术初次应用在上海软土深基坑中，探讨应用效果。

图1为使用三维流速矢量声纳测量仪采集现场数据，测量流速的精度可以达到1.0×10-8 cm/s[4]。

声纳三维矢量加速度传感器能自动感应识别流体空间中的渗流场，和对应声场的大数据进行分析，三维流速矢量声纳可视化成像系统将自动生成地下工程需要的各种水文地质参数图表。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

第２卷第４期ｌ
２１０２年８月
计算机辅助工程
ＣｏｍｐｕｅｄｄＥｎｉｅｒｎｇｔｒＡｉｅｇｎｅｉ
Ｖｏ１２１．Ｎｏ４．
Ａｕ．２２ｇ０１
文章编号：０６—０７（０２０ —０６０１０８１２１）４００ —６
ｉｉｅｅｅｎｎｌｓｓｓｆｗａｅＧＷＳｆｎｔｌｍｅｔａａｙｉｏｔｒＳ
ＬＵＣａｇｎＩＧＬｕｉＺＡＮｉｉＺＡＮｈｎｕＩｈｎｊ，ＤＮｉｑａｕｎ，ＨＧＱｙ，ＨＧＳｕｆ
关键词：水工结构工程；岩土工程；维渗流；精细模拟；限元三有
中图分类号：Ｖ３．；Ｂ１．Ｔ１９１Ｔ１５７文献标志码：Ｂ
Ｄｅｅｏｍｅｔａｄａｐｉａｉｎｏｅｐｇｏｖｌｐｎｎｐｌｃｔｏｆ３ｓｅａｅｆｗＤｌ
ｉｅｅｏｅｉｇＩｓｄｖｌｐｄｕｓｎＤＬｉｈｉｒｅｔｄｔｙｒｕｌｔｕｔｒｎｉｅｒｎｎｅｔｃｉａｎｇｎｅｉｇｗｈｃｓｏｎｅｏｈｄａｉｓｒｃｕｅｅｇｎｅｇａｄｇｏｅｈｎｃｌｅｉｅｒｎ．ｉｃｉＴｈｏｔｒｏｉｔｆｓｘｍｏｕｅｅｓｆｗａｅｃｎｓｓｓｏｉｄｌｓ，ｉｃｕｄｎｙｔｍｏｔｏｄｌｎｌｉｇｓｓｅｃｎｒｌｍｏｕｅ，ｄｔｎａｅｎｄｕｅ，ｐｅａａｍａｇｍｅｔｍｏｌｒ— ｐｏｅｓｎｄｅ，ｃｍｐｔｔｏｍｏｕｅ，ｐｓ－ｒｃｓｉｇｒｃｓｉｇｍｏｕｌｏｕａｉｎｄｌｏｔｐｏｅｓｎｍｏｕｅｎｄａｎｏｔｕｍｏｕｅ．Ｐｒｄｌａｄｒｗｉｇｕｐｔｄｌｅ－ｐｏｅｓｎｄｅａｔｅｆｃｉｎｓｏｅｌｇｃｌｒｃｓｉｇｍｏｕｌｈｓｈｕｎｔｏｆ３Ｄｇｏｏｉａｍｏｅｉｇａｅｎｔｅｒｌｉｇｏｅａｔｅｒｄｌｎｂｓｄｏｈｄｉｌｎｈｌｓｎｄｈｉｐｒｆｌｓｅｍｅｒｃｍｏｌｎｉｎｔｌｍｅｔｍｅｈｇｎｒｔｎ，ａｄＳｎ．Ｃｏｕａｉｎｍｏｕｌｓｍａｎｙｏｅ，ｇｏｔｉｄｅｉｇ，ｆｉｅｅｅｎｓｅｅａｉｉｏｎＯｏｍｐｔｔｏｄｅｉｉｌｕｅｏｈａｃｌｔｏｎｎｌｓｓｏｅｐａｅｆｏｉａｏａｅｄｍｓｉｅｓｄｆｒｔｅｃｌｕａｉｎａｄａａｙｉｆｓｅｇｗｎｖｒｕｓｇｔａ，ｄｋｓ，ｔｎｌｌｉｕｎｅｓ，ｕｎｅｇｏｎｄｄｒｒｕ
ｇｏｏｉａｄｌｎｅｏｌｃｔｄｇｏｏｉａｏｄｉｏｓｅｍｅｒｃｍｏｅｉｇｏｏｌｃｔｄｂｌｉｇｅｌｇｃｌｍｏｅｉｕｄｒｃｍｐｉａｅｅｌｇｃｌｃｎｔｎ，ｇｏｔｄｌｎｆｃｍｐｉａｅｕｉｎｎｇｉｉｄａｄｆｉａｉｎｏｅｐｇｏｆｅｄｕｎｅｈｅｅｆｃｆｃｍｐｌａｅｗａｅｐｏｆａｄｄａｎｇｎｎｅｓｍｕｌｔｆ３Ｄｓｅａｅｆｗｌｄｒｔｆｔｏｏｉｏｌｉｅｉｔｄｃｔｒｒｏｎｒｉａｅ
（ｈｎｓｔｔｏＷａｒｅｏｒｅｎｙｒｐｗｒｅｅｒｈＢｉｎ００８ＣｉａＣｉａＩｔｕｅｆｔｓｕｃｓａｄＨｄｏｏｅｓａｃ，ｅｉｇ１０３，ｈ）ｎｉｅＲＲｊｎ
Ａｂｓｒｃ：Ａｓｏｈｄｉｉｕｔｉｓｅｉｆｎｔｅｅｎａａｙｉｏｅｐｇｆｏｉｅｄｕｈｓ３Ｄｔａｔｔｔｅｆｃｌｓｕｓｎｉｉｅｌｍｅｔｎｌｓｓｆ３ＤｓｅａｅｌｗｆｌｓｃａＩ
三维渗流有限元分析软件ＧＳ开发与应用ＷＳ
刘电科学研究院，中北京１０３）００８
摘要：对复杂地质条件的三维地质建模、杂建筑物的几何建模和复杂防渗排水系统作用下渗针复流场精细模拟等三维渗流场有限元分析的难点问题，用ＩＬ开发面向水工结构和岩土工程的渗采Ｄ流有限元分析软件ＧＳＧｏｎｔｉｌｉｙｔｍ）该软件包括系统控制模块、ＷＳ（ｒｕｄＷａｒＳａｏＳｓｅｍｕｔｎｅ．数据管理模块、前处理模块、算模块、处理模块和制图输出模块等六大模块．计后前处理模块具有基于钻孔和钻孔剖面的三维地质建模、几何建模与有限元网格生成等功能；算模块主要用于各种闸坝、防、计堤隧道和地下洞室等渗流问题的计算分析等；处理模块可显示各渗流要素的三维云图和任意截面的后二维云图等．ＷＳＧＳ已经在国内四十多个工程的渗流计算中得到应用和检验．
ｓｓｍ，ｅｐｇｏｎｔｅｍｎａａｙｉｓｆａｅｎｍｄＧＳＧｏｎｔｒｉｕａｉｙｔｙｔｅａｓｅａｅｆｗｆｉｌｅｔｎｌｓｏｔｒａｅＷＳ（ｒｕｄＷａｍｌｔｎＳｓｍ）ｌｉｅｅｓｗｅＳｏｅ