gts4 0教程用户手册理论分析_2.pdf

第二篇 MIDAS/GTS 的数值 模型 第二篇 MIDAS/GTS的数值 模型 1. 概要 岩土的有限元 模型包含节点、单元、边界条件。节点决定模型的位置，单元决 定模型形状和材料特性，边界条件决定连接状态。 岩土 就是为了 岩土及与岩土连接的结构在荷载作用下的反应。 成功的岩土 需要真实模拟岩土的特性和外部条件。这是因为岩土材料特性、地 下水以及地形等因素的不确定性，对这些因素的模拟的准确性会对 结果影响较 大。 因为岩土的构成非常复杂，所以完全真实地模拟岩土材料的刚度和强度特性是非常 困难和不现实的也是不经济的。在明确 目的的情况下，适当简化 模型是必 要的。 例如模拟埋深较大的隧道时，将上部覆土高度内的岩土都用有限元网格来模拟是不 经济的。此时可模拟适当范围内的岩土，将上部覆土按外部荷载输入也是比较经济 的方法。 使用有限元方法模拟岩土时，用户应对有限元的理论和 方法具有一定程度的了 解，这样在模拟岩土时才能合理地简化模型。 另外应根据 的目的选择单元的类型以及确定模型的范围。在设计中如果关心的 是位移则可以将单元尺寸建的大一些；如果关心的是应力或支护的内力，则应该将 模型单元细分一些。但是像安全鉴定等探讨岩土结构的安全性的问题，因为要考虑 材料的非线性，则可以将模型建的小一些，外部边界条件使用弹簧来模拟会更真实 一些。 做特征值 时，为了避免产生局部振型，应尽量简化模型。特别是在初步设计阶 段(preliminary design phase)可从简单的模型开始 ，逐渐增加复杂度直到得 到比较理想的结果。 建立数值 模型时主要考虑事项如下： 78 理论手册 决定节点位置时，主要考虑结构的几何形状、使用材料、截面类型、荷载状态等因 素，需要建立节点的位置如下： A. 需要输出 结果的位置 B. 需要输入荷载的位置 C. 刚度变化的位置 D. 材料变化的位置 E. 应力变化较大的位置 F. 岩土边界位置 G. 岩土或结构形状变化的位置 线单元(桁架单元、梁单元等)虽然不受单元大小的影响，但是面单元和实体单元受 单元大小、形状、分布的影响，所以对应