有限元分析软件对比:RS2 vs Plaxis vs DIANA

2021-06-16 15:34:24 4

功能和精度是正确选择岩土工程软件的关键因素,随着问题的日益复杂,所选择的软件必须能够生成准确可靠的结果。

 

本文基于D.J. Kunst的一篇论文,比较了两种使用有限元分析(FEA)的岩土软件Plaxis和DIANA。为了比较它们的功能和精度,主要使用隧道掘进机(TBM)建立了隧道施工模型。这个测试是专门研究衬砌的相互作用。

 

尽管上述两种软件都使用了有限元法,但需要注意的是,并不是所有的有限元方法都是相同的,有时会以不同的方式处理问题并得出计算结果。论文中的一个主要问题是:这些软件上的差异会影响隧道施工模型的结果吗?

 


引入RS2


我们想把我们的软件RS2也包括进来进行比较。因此,我们将RS2建立与Plaxis和DIANA完全相同的隧道施工试验模型。

 


建立模型


我们将着重于本文中描述的前4个模型,每一个模型的计算都变得越来越复杂。

 

模型1-一个个部分组成的土壤层和圆形隧道。采用莫尔-库仑和线弹性材料模型。假定土衬砌相互作用是完全粘结的。


模型2-土壤层由1层变为8层。这些土层均以莫尔-库仑为本构模型。

 

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模型3-引入滑移粘结,折减系数为0.5,以考虑沿隧道表面土体的部分滑移。

 

模型4-Plaxis中材料模型改为硬化土模型,DIANA中采用修正的Mohr-Coulomb模型。

 

所有4种模型都有两个阶段:

1)隧道开挖前的初始阶段。

2)最后阶段,隧道已经开挖完毕。

 


1-4模型的测试结果对比


模型1的结果表明,弯矩和轴力的RS2值与Plaxis和DIANA的结果一致。当将这些结果与使用Möller、Vermeer和COB-L500方法的计算结果进行比较时,RS2的弯矩数据比Plaxis或DIANA更精确。

 

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模型2的结果表明,弯矩和轴力的RS2计算结果与Plaxis和DIANA计算结果一致。

 

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模型3的结果表明,RS2生成的结果与其他两个程序相同。更值得注意的是,在模型3轴向力图中,RS2倾角的原因可以归因于RS2提供了一个更好的梯度网格,它考虑了Plaxis和DIANA都简化的额外轴向力。

 

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模型4显示RS2结果与Plaxis和DIANA一致。具体看矩图结果时,RS2数据介于Plaxis和DIANA之间。

 

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总之


将RS2与Plaxis和DIANA在同一模型的隧道施工中进行测试后,结果不言自明。RS2的有限元分析产生了一致和准确的结果。

 

在选择合适的软件时需要考虑很多因素。当功能和准确性在不同的程序之间具有可比性时,哪个软件最适合进行分析则更为关键。

 

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