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1、midas GTS NX 产品发布会暨岩土数值分析技术研讨会 北京迈达斯技术有限公司 midas GTS NX 开发背景及新功能介绍 01 midas GTS NX 的开发背景 02 前后处理主要特点 03 分析功能主要特点 04 2014年主要开发内容 3 适应未来计算环境及 BIM发展趋势：重新构建程序 下一代程序平台 统 一的求解器 使用 MIDAS最新求解器 使用最新几何建模引擎 支持 64位操作环境 支持大模型分析 提供更高性能 /更高品质网格 分析功能的高端化 /多样化 建模自 动 化 /智能化 4 使用 TGM生成地表面 定义分析工况并进行 高性能分析 单 元 适应实际工程设计流
2、程 建立模型 自动生成共享面 (或定义 接触条件 ) 查看共享面 生成 高品质混合网格 查看结果 5 前后处理主要特点 6 实 体 3,250 个 单 元 394,100 个 节 点 75,112 个 单 元 网 格 组 1,004 个 施工阶段数量 700 阶 段 为支持千万级别 单 元 数量的模型，提供全新的 64位程序框架及高性能图形引擎 实 体 526 个 单 元 511,973 个 节 点 80,903 个 适应大模型分析需求，提供全新 64位操作环境及高性能图形引擎 7 搭载最新建模内核提高几何计算性能和速度 程序 分割速度 GTS 20秒 (38个 失 败 ) GTS NX 5秒
3、 (100% 成功 ) 实 体 115个 程序 分割速度 GTS 39秒 (5个 失 败 ) GTS NX 22秒 (100% 成功 ) 程序 分割速度 GTS 89秒 (成功 ) GTS NX 不到 1秒 (100% 成功 ) 90% 8 Old Analyst NewAnalyst326.5秒 21.7秒 93% GTS GTS NX Old Analyst NewAnalyst176秒 39秒 78% GTS GTS NX 搭载高性能的单元网格划分并行计算引擎 开发了高性能并行网格划分 单 元 网格引擎 创新性的 缩短了网格划分时间 (全球最新 ) 实 体 62个 单 元 11万 个 节
4、 点 16万 个 实体 142个 单元 195万 个 节 点 34万 个 9 提供混合网格划分功能 (以六面体单元为主 ) 混合 单 元 (四边形表面 ) 四面体 单 元 (三角形表面 ) 六面体 单 元 金字塔 单 元 (六面体 -四面体 间过渡 ) 四面体 单 元 高品质混合网格 (Hybrid Mesh)可提供优秀的分析结果 (所有分析中均可使用混合网格 ) 无需进行 单 元 坐标转换，便于查看结构内力结果 六面体 单 元 金字塔 单 元 四面体 单 元 棱 柱体 单 元 混合网格的网格构成分布 10 11 12 13 14 15 提供多种材料和截面数据库 UMD 构件设计工具箱 可导入
5、和导出 EXCEL形式的材料数据 提供多种材料和截面数据库，也可以导入用户自定义的数据库 U-Type Composite 1 Wide Z Type 截面数据库 16 多种结果输出方式及 3D PDF计算书功能 选择输出内容 / / - 分析结果简要版 3D PDF计算书 提供可查看三维视图的 3D PDF计算书 17 提供用于评价振动影响的加速度振级结果 / / - 提供 评价振动影响 的加速度振级的输出 加速度振级图 加速度振级表格 18 动力分析结果中提供时域和频域结果 / / - 动力分析结果中提供 时域 和 频域 结果 时域结果 频域结果 19 便利、高效、实用的最新用户操作界面
6、提供标准丽板形式菜单、多表单形式对话框、多窗口操作、 操作示意图 等便利功能 对话框中用表单形式 提供相关或类似功能，减少鼠标移动 提供操作示意图 可多窗口操作 22 分析功能主要特点 23 线性静态分析 非线性静态分析 应力 (排水 /不排水 )分析 各施工阶段渗流分析 应力 -渗流 -边坡稳定分析 各阶段固结分析 应力 -渗流完全耦合分析 固结分析 应力 -渗流完全耦合分析 稳态分析 非稳态分析 特征值 /反应谱分析 线性时程分析 (振兴叠加法 /直接积分法 ) 非线性时程分析 1D/2D等效线性分析 非线性时程分析 +强度折减法耦合分析 强度折减法 (SRM) 应力分析法 (SAM) 各
7、 施工 阶 段 边坡稳定分析 (SRM/SAM) 静态 分析 施工 阶 段分析 固 结 分析 应 力 -渗流完全耦合分析 渗流分析 动态 分析 边 坡 稳 定分析 24 Elastic 线性弹性模型 可模拟岩土、结构、界面、桩单元 Mohr-Coulomb 弹性 -完全塑性模型 可模拟大部分岩土 Modified Mohr-Coulomb 非线性弹性 /塑性模型 可模拟淤泥、砂土 Drucker-Prager 弹性 -完全塑性模型 扩展的 von Mises模型 von Mises 完全塑性模型 可模拟岩土、结构 Tresca 完全塑性模型 主要用于不排水特性 Nonlinear Elasti
8、c 非线性弹性模型 模拟桁架、植入式桁架、弹性连接 Transversely Isotropic 横向同性线性弹性模型 模拟节理岩 Hyperbolic (Duncan-Chang) 非线性弹性模型 双曲线本构 Hoek-Brown 弹性完全塑性模型 可模拟岩石 (可定义单轴抗压强度 ) Jointed Rock 横向同性完全塑性模型 模拟脆性破坏面 Modified Cam-Clay 弹塑性硬化模型 可模拟软弱地基 (临界状态地基 ) Strain Softening 应变软化模型 发生三个应变区间 Jardine 完全塑性模型 主要用于模拟粘土 D-min (日本电力中央研究所模型 ) 线
9、性弹性模型 主要用于模拟岩石 User Supplied Material 用户自定义模型 (Fortran) Rankine / Inverse Rankine 只受拉 (土工格栅 单 元 ) Coulomb Friction 界面 单 元 特性 Janssen 非线性弹性模型 壳单元界面 19个 实用的材料本构模型 25 Multi-frontal Solver支持 多核多线程 计算，并支持 GPU加速计算 ， 分析 效率获得创新性提高 高性能并行计算求解器 (支持 GPU加速 ) 程序 线 性 静态 非 线 性施工 阶 段 (12个 阶 段 ) GTS 29分 20秒 - GTS NX
10、5分 10秒 5小 时 10分 GTS NX (GPU) 2分 30秒 2小 时 3分 单 元 1,113,497 个 节 点 197,692 个 12倍 单 元 834,293 个 节 点 394,802 个 自由度 1,184,406 个 程序 分析 时间 GTS 30分 10秒 GTS NX 6分 45秒 GTS NX (GPU) 3分 5秒 10倍 线 性 静态 分析 (1次 分析 时间 ) 施工 阶 段分析 、 非 线 性 分析时间随施工阶段数量和荷载增量数量 分析 时间 变化 26 强大、便利的 非 线 性分析 功能 不同单元数新旧版本 分析 时间 比较 同一模型的 施工 阶 段分
11、析 收敛性比较 新增加的功能 主要特点 非 线 性 荷载和时间增量的二分法 (Bisection) 提高了收敛性和使用便利性，缩短了 分析 时间 ( 自动调整 ) 常量切线刚度 提高了材料模型的收敛的稳定性 亚松弛法 (Under Relaxation) 提高了渗流分析的收敛性 (渗透系数非线性特性比较明显 ) 弧长法 (Arc-length) 提高了边坡分析结果的精确度 0501001502002500 200 400 600 800 1000cpu time(sec)e l e m e nt nu m be rG T SG T SN X 分析 时间 减少 90% GTS GTS NX 粘土
12、 层 (4) 粘土 层 (3) 粘土 层 (2) 粘土 层 (1) 填土 27 扩展了可考虑水位的分析类型 自动生成三维水面 考虑渗透力 +自动生成水压 所有分析类型均可以考虑水位， 可输入三维水面并根据水面差自动计算渗透力 渗流分析可考虑部分饱和度 输入渗流参数 根据水面差自动计算渗透力 28 实用的高级分析选项 未考虑自重的爆破影响分析 预 分析 选项 考虑自重的爆破影响分析 原场分析时支持 Ko法、动力分析的 初始状态可使用原场应力 考虑原场初始状态的施工 阶 段 水平应力 未考虑原场初始状态的施工阶段水平应力 29 边坡稳定 分析 /渗流 分析 SRM(Strength Reducti
13、on Method, 强度折减法 ) 逐步减少 剪切强度 (c, )，将不收敛时的安全系数作为最小安全系数 与 非 线 性 有限元分析结果联动，可考虑水位、不排水条件 无需对边坡破坏面进行事先假定，自动计算破坏过程 在 GTS NX中除了支持 Mohr Coulomb模型外，还支持 Modified Mohr Coulomb和 Drucker Prager模型 在 GTS NX中除了静力分析可做边坡稳定分析外，非线性动力分析也支持边坡稳定分析 SAM(Stress Analysis Method, 应力分析法 ) 将 非 线 性 有限元分析方法和极限平衡理论结合的方法 进行应力分析后对指定的假
14、想破坏面计算安全系数 (仅支持二维分析 ) 稳态渗流分析 (Steady-state Analysis) 岩土内部和外部的边界条件不发生变化的渗流分析 非稳态渗流分析 (Transient Analysis) 可考虑渗流边界 随时间变化 可考虑地下水位的变化的影响、岩土的饱和 /部分饱和 /非饱和区域进行分析 30 边坡稳定分析 /渗流分析功能的扩展及收敛性的提高 考虑降雨强度的三维非稳态渗流分析各时间步的水位变化 程序 分析 时间 GTS 2小 时 15分 GTS NX 19分 86% 输入降雨强度 建立初始地表面饱和状态 提高的 非 线 性 分析 的性能保证了 边坡稳定分析 (SRM)的收敛性和精确度 /支持 降雨强度 的输入 荷载二分法提高了收敛性 弧长法提高了精确度 单 元 19,499 个 节 点 28,475 个 FOS 2.44 31 固结分析 /应力 -渗流完全耦合 分析 固结分析 (Consolidation Analysis) 计算超孔隙水压随时间的消散过程， 渗流 -应力双向分析
