GTS-模型菜单使用说明

模型本文说明了一些常用的、容易出现问题的模型菜单命令，详细的菜单操作请参照用户手册和在线帮助。

1坐标系在GTS中，不但可以利用整体坐标系，用户还可以自定义坐标系，以便用于施加集中力、强制位移等边界和荷载情况，具体使用方法见各命令菜单。

图1.1 坐标系对话框坐标系对话框见图1.1，建立坐标系有两种方法，包括：利用三点建立坐标系和欧拉方法建立，下面分别从这两种方法来说明坐标系的建立：1三点输入三点坐标定义坐标系平面，定义12、23、31三个平面中的一个平面（可选）和原点来定义坐标系。

其中：1、2、3轴分别表示X、Y、Z轴（对于圆柱坐标系来说，分别代表R轴、T轴以及Z轴）；选择的平面可以用原点、一个轴上点以及这个平面上的另一点确定。

2 欧拉输入欧拉角(对三个轴的旋转角)定义平面。

首先需要定义建立坐标系的类型，包括直角和圆柱坐标系。

然后需要定义以哪个坐标系为基准旋转，因此在欧拉方式中需要定义旋转的参考坐标系，包括整体坐标系和已经定义的坐标系。

最后需要定义旋转的方式，包括三轴的旋转角度以及原点的位置，这里需要注意的是定义旋转轴旋转时需要定义旋转轴的顺序。

2函数在GTS中，一些非线性分布的荷载和边界条件需要定义分布的趋势，因此需要首先定义随着坐标值变化的函数，用户可以通过模型/函数命令定义随着某个坐标值变化的函数。

在这里需要注意的是输入函数有两种方式：利用一一对应关系，在左侧对话框A处输入自变量和函数值；利用方程式，在右侧B处输入函数的表达式。

用户可以定义比例数值，在进行计算的时候采用函数值与比例数值的乘积作为相应的数值。

用户也可以定义利用外插法定义定义域外的函数情况，包括最接近值、设置为零和线性外插法。

BA图2.1 函数对话框3节点节点操作命令请参照用户手册。

4单元4.1建立在一些细部比较复杂的时候，需要用户详细建立单元，用户可以通过建立命令来建立细部单元。

在该对话框里，用户可以设置建立单元的类型，包括：线单元（可以是梁单元、桁架单元等，根据选择的属性不同）、三角形（面单元）、四边形（面单元）、四面体、五面体以及六面体等。

由于在该命令里面需要建立节点（不是必须，也可以利用原有的单元的节点）和单元，这样就需要对单元和节点的初始编号进行定义，使建立的节点和单元有序。

对于初始的编号，用户可以采用三种方法（见图 4.2）：最小未使用编号（在以前建立的节点中，由于操作需要删除一些节点，为了减少不必要的节点，加快计算速度，可以选择没有使用的数字中最小的作为编号）、最大未使用编号＋1（在已经使用的编号中，最大的编号＋1作为初始编号）、用户自定义编号。

图4.1 单元/建立对话框图4.2 初始编号定义通过节点建立网格的时候，当节点本来就存在的时候，可以在号一栏中直接输入节点号；对于没有建立的节点可以在坐标一栏里面直接输入节点的坐标值或者在工作窗口直接选择。

如果在建立单元的过程中取消选择，可以点击来实现取消或者点击鼠标中间的滚轮。

定义单元还需要对单元的属性进行定义，已经单元所属的网格组当建立的节点和已经建立的节点之间的距离小于误差时合并节点，设置的误差至少要小于网格尺寸的1/10节点。

4.2建立点弹簧在建立的模型中，某些点需要设置节点的弹性支承情况，可以选择建立点弹簧命令。

用户需要选择设置弹性支承的节点以及弹性支承的属性。

图4.3 建立点弹簧对话框4.3建立刚性连接图4.4 建立刚性连接对话框在模型中，一些节点之间需要设置刚接或者弹性连接，可以使用建立刚性连接来实现，其中刚性连接可以连接多个节点，弹性连接只能连接两个的节点。

同样，这个命令需要定义连接的节点以及连接单元的属性。

4.4建立曲面弹簧在岩土分析中，往往需要将土体部分按照弹性地基来考虑，来计算对结构的作用。

GTS 中为用户提供建立曲面弹簧来完成对这种情况模拟。

首先曲面弹簧设置的对象可以是一下几种：梁单元、平面单元、实体单元的外表面以及平面单元的边界线。

需要注意的是由于在后面输入的是单位面积上的弹簧刚度，对于作用在线上的曲面弹簧需要定义该线单元的宽度即与土体的接触宽度。

然后需要设置曲面弹簧的物理特性，其中用户可以选择采用点弹簧或者弹性连接两种方式：点弹簧用户只需要输入弹性地基的各个方向的基床系数，程序根据各个节点分担的面积来自动计算弹簧系数；弹性连接需要定义弹性连接的地基抗力系数。

（a）点弹簧 （b）弹性连接图4.3 建立曲面弹簧对话框4.4接触在GTS中根据分析的维数不同，接触单元设置也不同，下面分别从三维和二维分析两方面来说明接触单元的设置。

三维分析的对话框见上图，接下来分别说明各种方法的使用以及注意事项。

根据单元边界用户可以选择两种形式：三维单元和三维网格组。

其中如果在过滤选择中采用单元的话，程序会在单元与其他单元（包括面单元）有连接的面上建立三维接触单元；如果采用的选择的是网格组，就会在该网格组与其他网格组连接的面上建立三维接触单元，但是这时候需要注意的是：1如果选择多个网格组的时候，将不会在这些网格组的交界面上建立接触， 2建立的各个网格组之间节点耦合，这样才可以建立相应的接触单元。

其中最为常用是利用网格组建立接触单元。

手动输入节点号用户可以通过手动输入节点号的方式实现局部单元的接触设置。

在三维接触单元设置中，每个边输入3个节点号时，将生成一阶三角形面单元接触；每边输入4个节点时，将生成一阶四边形面接触单元；每边输入8个节点时，将生成二阶四边形面单元接触单元。

需要注意的是：两个边上的节点数必须是相同。

图4.4 三维接触对话跨转换单元用户可以将模型中的已有单元转换为接触单元，需要注意的是接触单元应该和项目设定里面的模型类型相对应，二维分析只能选择面单元而三维分析只能选择实体单元。

根据选择的节点图4.5 选择端节点示意图用户可以通过选择相邻单元的连接节点方式建立连接单元，这种方法和其他方法是同等效果。

需要注意的是在该方法中涉及到选择端节点的问题，这个命令可以模拟一些结构在端节点出没有发生相互位移，图4.5为这个问题的示意图，用户可以根据需要判断是否使用该命令。

根据自由面用户选择两个或多个网格组的自由面来建立两个网格组之间相应的接触单元。

这里需要注意的是：选择的自由面是相对于选择的网格组的自由面而不是单个单元的边界面或者几何自由面，而且选择自由面的时候需要多个连接网格组都选择上。

根据平面用户可以选平面单元，在平面单元两边设置接触单元。

二维分析：图4.6 二维接触对话框二维接触的设置同三维分析，只是接触设置的对象低一级。

4.5桩（2D ）在岩土类计算中，需要考虑结构和土体之间的相对位移情况,因此需要设置接触单元，这样就增加了模型建立的时间。

GTS 中为了方便用户，提供了增加二维桩单元的命令，通过该命令，用户可以方便建立桩单元的同时，在桩与其他材料之间建立接触单元。

对话框见图4.7。

在桩（2D）命令中，用户需要选择建立桩单元的节点，然后选择桩单元（即梁单元）的特性和接触单元的特性。

图4.7桩（2D）对话框4.6连接图4.8 连接对话框在不同的单元之间建立连接时，用户可以采用连接命令。

如图4.8所示，GTS 中为用户提供三种建立连接的方法,包括分割节点、最近的连接以及相同的连接，下面分别说明这三种方法的设置:A 分割节点在建立网格后，由于具有公共节点，因此一些单元之间是紧密连接的。

如果需要在这些单元之间建立弹性连接、刚性连接或者断开他们之间的联系，用户可以通过分割节点命令，断开单元之间节点的连接，并在分割开的这些单元之间建立需要的连接形式。

首先用户需要在各个连接的单元之间选择需要保留的单元，这个保留单元的意义在于：在节点分割相连接的单元时，需要建立新的坐标值一样但是节点号不同的节点，这时候需要确定哪些单元上的节点不需要改变。

通过选择保留单元，用户可以在众多经过某一节点的单元中选择某些单元之间不需要分割。

然后用户需要定义需要在哪些节点处进行分割。

最后用户需要定义分割后单元在节点处连接的方式，以及连接的属性。

例如：图4.9所示，在分割节点前，实体单元A 和面单元B 是紧密连接的；现需要将面单元和实体单元在节点C 处进行分离，并建立弹性连接。

我们可以在选择保留单元选择右图所示单元（也可以选择面单元上的四个单元，主要是为了在这些单元之间不进行分割），并选择需要分割的地方节点C。

节点C面单元B 实体单元A图4.9 分割节点说明 B 最近的连接在两组分开的节点之间建立相应的连接，用户可以使用最近的连接这种方式。

通过选择分别这两组节点，用户在距离最近的节点之间建立相应的连接。

例如：图4.9所示，在两组节点中分别选择红圈内的节点和黑圈内的节点，这样就会在这些节点中查找最接近的节点进行连接。

需要注意的是：两组节点的节点个数可以不同，程序建立连接的原理是：相对于第一组的每一个节点，程序在第二组中查找相应的最接近的节点，与之建立连接。

这样就有可能在第二组中的某个节点可以第一组中的多个节点连接。

所以在选择第一组和第二组节点时应该注意，不能把两个组的顺序搞混。

的图4.9 最近的连接说明C相同的连接在一些相邻的网格中，某些节点虽然位置相同，但是不是相同的节点时，需要连接这些节点，GTS为用户提供一个快捷的方式来实现：相同连接。

用户可以使用相同的连接在坐标轴位置相同的节点之间建立连接。

主要用于人为因素（例如接触单元的设置）造成的相同位置处节点的不必要分离。

例如：如4.10所示，在建立桩单元并需要考虑与土体之间的接触时，程序会将土体网格两旁的节点分开（如红色线框所示），如果考虑施工阶段，这样就需要一个初始应力阶段的计算。

在初始应力阶段计算的时候，由于节点分离这样就会造成计算奇异。

所以应该在分离的节点之间建立刚性连接。

这样用户可以使用相同连接命令来实现由于接触单元的设置而产生的节点分离。

同样需要注意的是在设置了接触单元的施工阶段时，由于接触单元的存在连接了桩单元和土体，所以需要将这些单元钝化掉。

图4.10 接触单元设置造成的节点分离说明4.7吸取单元在模型建立时，用户需要考虑到不同种类单元之间的节点耦合问题，这样在建模的时候增加了困难度，因此在GTS中为用户提供了吸取单元方式，方便快捷的建立一维和二维单元方法，使建立的节点和上一级单元耦合。

下面举几个例子说明了一下吸取单元的使用方法和作用。

例如：在实体单元的边界面上建立面单元用来建立衬砌，如图4.11所示：划分完实体单元后，用户可以点击吸取单元命令，在请选择面里面框选所有的实体边界面（对于实体来说，它的边界面可作为选择的平面）；确认勾选忽略重复面（对于该图中实体来说，由于施工阶段的需要，将实体切割成几份，因此在各个实体之间存在这公共面，而在这个公共面处是不需要设置衬砌的，因此需要勾选忽略重复面命令）；然后在属性一栏中选择衬砌单元的属性名称，并命名生成的衬砌网格组的名称；最后需要选择两种注册方式：基于对象形状注册与基于主形状注册，区别在于：对于一个实体它的整个边界面作为一个主形状，而边界面组又由各个子对象形状组成，因此如果选择基于对象形状注册的话，建立的网格组会以某一对象形状（子面）上吸取的网格组作为一个网格组；如果选择基于主形状注册的话，建立的网格组将会以整个实体的边界面作为一个网格组。