Plaxis分析程序简介
Plaxis程序是荷兰开发的岩土工程有限元软件。Plaxis程序应用性非常强，能够模拟复杂的工程地质条件，尤其适合于变形和稳定分析。Plaxis程序能够计算两类工程问题：平面应变问题和轴对称问题，能够模拟下列元素：
（1）土体；
（2）墙，板，梁结构；
（3）各种元素和土体的接触面；
（4）锚杆；
（5）土工织物；
（6）隧道；
（7）桩基础。
Plaxis程序能够分析的计算类型有：
（1）变形；
（2）固结；
（3）分级加载；
（4）稳定分析；
（5）渗流计算，并且还能考虑低频动荷载的影响。
在使用过程中发现Plaxis程序有如下特点：
（1）功能强大，应用范围广；
（2）用户界面友好，易学易用，用户只须提供与研究对象有关的几何参数和力学参数就可以进行计算；
（3）方便直观，所有操作都是针对图形 ，输入输出简单；
（4）自动生成优化的有限元网格，重要部位网格可以细分，以提高计算精度；
（5）计算功能强大，计算过程中动态显示提示信息。
该软件是比较职能的岩土分析软件，是由荷兰Delft研究所开发出的有限元计算程序。该程序界面友好，建模简单，自动进行网格剖分。
土的本构模型有线弹性、摩尔库仑、软土模型、硬化模型和软土流变模型。可以摸拟施工步骤，进行多步计算。后处理简单方便。
主要特点和功能简介
PLAXIS8.0 版本是一个用于岩土工程变形和稳定性分析的两维有限元软件包. 为了模拟土或(和)岩石的非线性、时间相关性和各向异性的行为, 先进的本构模型的建立是必须的. 另外由于土是一种多相介质, 需要特别的计算方法来对静水和超静水压力进行计算. 尽管土体本身的模拟是重要的,但许多隧道工程项目也必定涉及结构构件的模拟和土与结构的相互作用分析. 而PLAXIS 就包括了所有这些用于分析复杂土工结构的功能. 下面将简介本软件的主要功能和特点.
几何模型的图形化输入: 基于方便的CAD 图形界面, 土工结构的断面信息, 例如,地基土层土工结构和施工过程以及荷载和边界信息等可以详细地输入. 从这样一个几何模型当中, 一个两维的有限单元网格就可以方便地生成了.
自动网格生成: PLAXIS 可进行非结构化的平面有限元网格的自动生成并可进行整体和局部的优化. 平面网格优化程序是一个所谓三角形生成器(由Sepra 编制)的特殊版本.
高阶单元: 六节点二阶和十五节点四阶三角形单元可以用来进行土的应力变形分析.
板单元: 特殊的梁单元被用来模拟挡土墙、 隧道衬砌、壳体及其他细长构件的弯曲. 这些单元的材料性质包括弯曲刚度, 轴向刚度, 和极限弯矩. 一旦这些构件的极限弯矩达到了, 一个塑性铰就会产生. 这代表了板单元的弹塑性行为. 具有界面的板单元被用来分析土工结构的实际行为.
界面单元: 连结单元可用来模拟土和结构的相互作用. 比如, 这些单元可用来模拟在一个隧道衬砌和相邻土层之间的剪切薄层. 界面内聚力和摩擦角一般来说是不同于相邻土层的.
锚杆: 弹塑性弹簧单元被用来模拟锚杆和支撑. 这些单元的行为是用一个轴向刚度和最大轴力来表示的. 有一个特殊的选项可用来分析地层锚杆和开挖支撑的预应力.
土工格栅: 土工格栅或土工织布经常用于土工支挡结构和堤岸加固工程. 在PLAXIS 中, 一种特殊的抗拉单元用来模拟这些土工加劲物. 当模拟土与加劲物相互作用的时候, 这些单元经常会和界面单元一起使用.
隧道: PLAXIS 提供了一个方便的工具以用圆弧和直线来生成圆形和非圆形的隧道断面. 板和界面单元能分别用来模拟隧道衬砌和与相邻土的相互作用. 完全等参数单元可用来模拟曲线边界. 多种方法已被编制在程序当中用来分析由于多种隧道施工办法而引起的变形.
摩尔-库仑模型: 这一简单和实用的非线性模型采用工程实践中广为人知的土工参数. 然而并非所有的土的非线性特性都能用该模型来模拟. 这一模型也可以用来对隧道表面的实际支撑压力、 基础的极限荷载等进行分析计算. 在进行所谓“phi-c 折减法”时, 它也可用于计算安全系数.改进的岩土模型: 除了摩尔-库仑模型, PLAXIS 提供了多种改进的土的本构模型.作为一个二阶模型的代表, 一个被称为强化土模型的双曲线形弹塑性模型可被选用. 为了正确模拟正常固结软土与时间相关的对数压缩性质, 有一蠕变模型可供使用, 这就是所谓的软土蠕变模型. 除此之外, 一个特殊的模型可用来分析有节理的岩石的各向异性的行为. 材料模型的详细信息可以参照材料模型手册.
用户自定义模型: 这是PLAXIS8.0 版本中的一个特殊功能. 这一功能可以使用户将自己编制的土工模型用于计算当中. 显然许多大学和研究所的研究人员对此功能很感兴趣, 但对工程师来说也是很需要的. 将来那些经过检验和文档详细的用户模型可通过互联网发布.
稳态孔压: 土中复杂的孔压分布可由设定数条水位线或直接输入孔隙水压来生成.确定孔压分布的另外一个途径是进行稳态地下水渗流的计算.超静水压 PLAXIS 将土区分为排水和不排水两种类型, 用来模拟可渗透性的砂土和几乎不可渗透的粘性土. 超静水压会在不排水土层的塑性计算中产生. 不排水加载的情况往往决定一个土工结构的稳定性.
自动加载步长: PLAXIS 程序是通过自适应步长运行的. 这一功能就减免了用户选择适当的荷载增量的任务, 保证了有效和稳定的计算过程.
弧长控制: 这一特点保证了失效荷载和失效模式的准确计算. 在传统的荷载控制计算当中, 一旦荷载超过了峰值, 迭代过程就无法继续. 可用弧长控制法, 实际荷载被按比例缩小, 以便来捕捉峰值荷载和可能的残余荷载.
分步施工: 这一强大的PLAXIS 功能通过激活和抑制各种单元组件和荷载施加以及地下水位的变化等等, 来模拟实际的开挖过程和施工状况. 这一功能可用于地下开挖等施工中, 土中的实际应力和位移的分析.
固结分析: 固结分析用于计算超静水压随时间的衰减. 该分析需要用户输入各土层的渗透系数. 自适应时间步长法将使得该分析稳定和易于使用.
安全系数: 土工结构的安全系数通常定义为失效荷载和使用荷载的比值. 这一定义适用于基础结构, 但不适用于板桩挡土墙和堤岸边坡结构. 对于后者用土力学关于安全系数的定义更为合适, 即安全系数等于土所具有的抗剪强度与维持土体平衡所需的最小抗剪强度之比. PLAXIS 用所谓的“phi-c 折减法” 进行土力学意义上的安全系数计算.
增量Lagrangian 分析: 这一选项在计算中不断更新有限元网格. 在某种情况下,传统的小应变分析会给出非常明显的几何变化. 对这种情况, PLAXIS 建议使用更为准确的增量Lagrangian 分析. 这在PLAXIS 当中被叫做网格更新, 这一功能对所有的计算类型都适用.
计算结果显示: PLAXIS 后处理程序加强了图形显示计算结果的功能. 位移、 应力、应变和杆件内力的值可以从输出表格中得到. 可将图形和表格被送到输出设备或到windows 剪贴板中运用其他软件进行进一步的后处理.
应力路径: 用户可使用一个特殊的工具画出荷载-位移曲线图, 应力和应变路径图,应力-应变关系图和时间-沉降曲线. 应力路径的图形化显示对局部土的行为提供了重要的信息,便于用户对PLAXIS 的计算结果进行详细的分析.
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