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两个有限元分析软件---SACS和Comsol

11月前浏览4345

0. 引言

本文简要描述了《计算岩土力学》软件仓库今日新增的两个最新版的有限元分析软件。


1. SACS海洋结构分析

海洋结构工程师需要设计、分析和模拟海上平台或风力涡轮机在各种运行条件和能力下的响应,包括石油和天然气平台以及 FPSO 和浮式平台的上部结构,对设计-运行-退役的生命周期进行分析,设计能够承受推移、船舶撞击、掉落物和爆炸荷载等意外事件的结构;设计船体和主要结构,并进行稳定性评估和运动分析;设计系泊设备、柔性立管以及固定和浮动海上风力平台。

SACS Offshore Structure 2023(23.00.02.94, 1.6G,11/20/2023)是最综合的海洋结构分析软件,帮助设计各类海上结构---石油和天然气平台、风力发电场以及浮式生产储油装置和浮动平台的上部结构。

SACS Offshore Structure内置的检查功能可以保证设计符合海洋国际规范,包括API、AISC、EC、ISO、DNV和Norsok。

SACS Offshore Structure是一套集成的有限元结构分析应用程序,可帮助设计所有类型的海洋工程结构--石油和天然气平台、风力发电场以及 FPSO 和浮式平台的上部结构,包括全面的非线性、动态和冲击效应,预测平台或顶部结构在各种条件下的行为,建立桩-土相互作用模型,外载荷包括风、波浪、地震、疲劳船舶撞击、坍塌和爆炸载荷等,因此分析时能考虑全方位载荷的可能影响。

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2. Comsol Multiphysics
多物理场数值模拟软件Comsol Multiphysics 6.2 Build 290Comsol的岩土力学模块(Geomechanics Module)是结构力学模块的附加模块,如下图所示。在软件安装时可以选择该模块,其中提供的工具将结构力学模块扩展到岩土工程的定量研究,可以进行岩石力学和土力学的单一物理场和多物理场模拟,如隧道,开挖,边坡稳定性及挡土结构,可以使用许多非线性岩土力学材料模型来研究土和岩石的变形,塑性,蠕变和破坏,以及它们与桩,支撑结构和其它人工结构的相互作用。这个模块包含了广泛的材料模型:

(1) 土力学模型:Drucker-Prager;Mohr-Coulomb; Modified Cam-Clay model; Hardening Soil model. 为了与FLAC的本构模型比较,可参考下述链接:

IMASS---FLAC3D和3DEC新的本构模型(2)

FLAC2D---过去,现在和将来

FLAC3D 7.0 新特性简介(P3)---新的本构模型

(2) 用户自定义的塑性、流动规则和硬化模型。

(3) 混凝土模型: Bresler-Pister; Ottosen; William–Warnke

Bresler and Pister对同时受到扭转和轴向压缩的混凝土圆柱体进行了试验,从这些实验结果中得出的断裂准则如下所示:

Ottosen模型如下所示:

(4) 脆性损伤模型(Brittle damage models)

(5) Hoek-Brown模型

(6) 蠕变模型 (Creep models)

(7) 预先定义和用户定义的非线性弹性材料: Ramberg-Osgood, Hardin-Drnevich,  Duncan-Chang等。

这些材料模型也可以耦合创建的任何新方程,并与其它物理场, 如热传导、流体流动和多孔介质中的溶质传输等进行耦合。


Nasir(2014) 使用耦合的thermo-hydro-mechanical-chemical (THMC) 模型研究了气候变化影响下核废料场地沉积岩的孔隙度和渗透率变化;Zhou(2014) 模拟了水库水和降雨对三峡边坡滑动体的渗透;Zhang (2015)模拟了隧道围岩塑性区的发展; Cao (2016)模拟了采矿引起的断裂导致瓦斯迁移;Wang (2018) 模拟了各向异性岩体的边坡损伤带;Beya (2019) 模拟了在永久性冻土采矿中水泥浆充填加热固化条件的过程;Liu (2020) 模拟了断裂花岗岩中地热的传播。

来源:计算岩土力学
MechanicalComsol疲劳断裂非线性多孔介质船舶岩土海洋电场FLAC3D3DEC材料
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首次发布时间:2023-12-01
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