Midas GTS NX 分区计算强度折减系数 (SRM Inclusion)

文摘   科技   2024-08-11 10:00   内蒙古  

1. 引言

使用有限元法进行边坡稳定性分析是一种数值分析方法,可利用各种形状、荷载和边界条件分析最小安全系数和破坏行为。强度折减法(SRM)可用于模拟破坏过程,而无需任何前提假设。强度折减法的原理是逐渐减小剪切强度和摩擦角,直到计算结果不收敛为止,将该点视为边坡的破坏点,该点的最大强度折减比用于计算边坡的最小安全系数。

SRM仅适用于以下本构模型:

  • Mohr-Coulomb

  • Modified Mohr-Coulomb

  • Hardening Soil

  • Generalized Hoek-Brown

  • Ramberg-Osgood 

所有其他本构模型都不支持 SRM 分析。


2. 分区计算强度折减系数

以前有位同学问过这样一个问题,使用Midas GTS NX如何计算堤坝指定一侧的强度折减系数,当时的版本不能指定哪一侧,只能由计算来决定哪一侧的强度折减系数最小,因为默认情况下,采用强度折减方法 (SRM) 评估的是整个模型的稳定性,在全局范围内识别最容易破坏的区域,它不像极限平衡法可以指定计算左侧或右侧堤坝的稳定性。

在GTS NX的最新版中,新增了这个功能,称之为SRM Inclusion Elements,从而可以对于特定区域分析进行局部稳定性分析。


SRM Inclusion Elements很难准确翻译成中文,直译为"SRM纳入元",但读起来似乎有点儿不符合中文习惯。Anyway,为了使用SRM Inclusion, 选择Static/Slope Analysis>Boundary>SRM Inclusion设置分析范围。 

3. 应用示例
(1) 堤坝局部稳定性
如上图所示的堤坝,如果使用默认的全局分析,那么可能的破坏面出现在堤坝右侧,如下图所示。
使用SRM Inclusion选择堤坝左侧,计算局部的稳定性,其可能的破坏面如下图所示

(2) 采矿边坡分区稳定性
对于露天采矿边坡,可以使用SRM Inclusion选择不同的分区进行稳定性分析。

4. SRM设置方法

(1) 菜单Analysis>Analysis Case>General打开对话框,"Solution Type"选择Slope Stability(SRM)

(2) 点击Analysis Control图标,打开Analysis Control对话框,转到Slope Stability(SRM)面板。  

(a) 几何非线性。在进行大变形分析时,用户可以使用该选项检查更合理的行为,在应力、全耦合和边坡稳定性分析中考虑几何非线性效应。分析可以考虑荷载非线性,这反映了随动荷载的影响,即荷载方向随变形而变化。根据变形形状,可以自动更新孔隙水压力。

(b) 收敛准则。由于非线性分析使用迭代法,收敛条件可用于确定解是否收敛。收敛是通过比较前一次计算中的位移、构件力或能量变化与参考值来确定的。如果满足所有选定条件,则判定迭代收敛。

点击"Advanced Nonlinear Parameters..."设置非线性求解参数。

使用弧长(Arc-length)【一个Hoek-Brown材料边坡稳定性的对比分析】的强度折减方法与标准强度折减方法的主要区别在于安全系数的增减方法。标准强度折减法使用用户指定的增量计算下一阶段的安全系数。如果将其用于非常稳定的模型或未经工程师估算的不稳定模型,安全系数会均匀变化,从而导致计算效率低下。而 Arc-length 则根据上一步的收敛速度计算安全系数的增量,这样可以获得更可靠的安全系数。

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