OptumG2中文版

OptumG2简介

OptumG2提供岩土分析功能。您可以在软件中绘制和分析岩土结果，支持网格设计，支持扇形网格，并可以应用于点以在它们周围创建扇形元素。当有一个或另一个奇怪的点时，该功能对“较低”类型的元素特别有用，支持网格大小设置，可应用于点、线、面来指定特征元素的大小，支持结构编辑功能。您可以添加板结构，这是一种用于对墙和其他薄元素建模的梁元素。板坯被指定为“板坯”类别中的材料，这定义了它的强度和种类。此外，板可以是可渗透的或不可渗透的，并支撑桩结构。这些都是只与土壤部分相互作用的特殊元素，从而大致解决了复杂的三维问题。随附的材料手册给出了桩排和支撑土工格栅的完整描述。土工格栅是一种桁架单元，用于模拟土工格栅和类似类型的钢筋。土工格栅也常用于制作灌浆螺栓模型。这个软件有许多功能。如需分析岩土结构，请下载OptumG2

OptumG2软件功能

1、高效稳健的算法，无需调整算法参数，无法收敛不再是问题。

OptumG2的核心是基于先进的数值算法，目前常见的有限元程序，如无法收敛和类似的数值问题，对于OptumG2来说都不是问题。

因此，不需要对算法参数进行繁琐耗时的调整，所有的精力都可以集中在解决给定问题的物理本质上。

2.上限和下限分析远高于传统有限元法的计算效率和精度。

传统有限元软件可以提供一个近似解，但这个解可能是安全的，也可能是不安全的，不可能知道这个解的安全程度。因此，逐步细化网格的过程被视为所有有限元分析过程的标准部分。

OptumG2这个繁琐的(而且经常没有结果的)过程被计算相关物理量的严格上限和下限的方法所取代。利用得到的上下限解，可以立即估计出精确解和误差范围，并通过使用更多的计算单元来提高两者的精度。

3.自适应网格加密，即使不懂有限元法也能划分出高质量的网格。

自适应网格加密可用于分析，这是所有分析类型的标准部分。

结合对象的上下限，自适应网格加密提供了一种高精度、低计算成本的强大方法。

4.友好的用户界面，高效的预处理和后处理

OptumG2图形用户界面的设计确保了定义问题和解释结果过程中的高效率。加上计算有限，无论是针对简单问题还是涉及众多施工阶段、材料和分析类型的问题，该程序都可以更方便、更直观地使用。

5.可行性分析，现代岩土工程分析方法

为了反映岩土材料强度、变形等材料参数的内在不确定性和可变影响，基于随机场的概念，OptumG2使得进行随机分析和可行性分析成为可能。通过蒙特卡罗模拟给出并分析了指定参数的随机分布。分析的最终结果不是沉降、承载力或类似指标的单一值，而是这些量的概率分布。

另外，OptumG2的随机分析可以通过导入外部生成的参数分布进行。

6.集成分析，一键集成分析，没有有限元分析的经验。

对于大多数岩土分析问题，在开始主要分析之前需要进行几次分析。在OptumG2中，作为主要分析的一部分，初始分析是自动进行的。这包括基于一般变饱和度渗流理论的渗流分析和基于特定土压力系数计算初始应力的过程。

7、完善计算报告，自动生成计算报告。

OptumG2的计算报告可以包括各种图纸、动画、表格、模型数据、计算数据等。用户可以自定义计算书的内容和样式，绘制各种需要的曲线，监控各种关心的变量。该报告可以导出为微软Word或Excel格式。

8.CAD和命令建模、图形交互和命令批量处理大大提高了工作效率。

OptumG2支持CAD文件的导入和导出。因此，当用户刚接触OptumG2的建模环境时，可以通过导入CAD文件来完成快速建模。

虽然图形交互可以轻松处理大多数问题，OptumG2还提供了命令行版本，可以绕过图形用户界面，通过命令提示符或批处理文件调用内核。当需要处理大量类似问题或需要进行参数研究时，此功能非常有用。

OptumG2软件特色

普通

载荷、边界条件、结构元素和各种其他特征位于“特征”功能区中，如下所示。所有元素都可以通过选择和分配来应用，即通过在& # 8220；元素& # 8221；选择要在功能区应用的相关元素。此外，一些功能也可以用作分发工具。对于这些对象，选择特征通常会激活光标形式的工具，并且特征可以直接应用于几何对象。带有工具功能(如地下水位或网状风扇)的功能名称以粗体显示。

这些功能分为七类:流量、支撑、荷载、锚固、结构、网格等。在下文中，记录每个类别中的功能。

流动

“流”类别包含四个功能:

地下水位(工具)。当用作工具时，地下水位会自动激活，如激活时蓝色虚线所示。当在实体域之外使用时，将创建分配有默认材质“水”的其他实体。当用于定义外部边界的垂直管段时，对应于沿管段的静水压分布的固定压头将自动分布。最后，通过选择和分配水位，可以将水位分配到任何路段(首先选择路段，然后选择“水位”功能)。

合并

“固结”类别包含一个功能:固定超压，并将超孔压沿直线固定到指定值。此功能仅与合并分析相关。指定零过压(对应于自由排水)的效果示例如下所示。

支持

支持类别包含五个功能:

满了。该功能可以通过选择和分配应用于行。沿直线在所有方向上的位移都是有限的。

普通。该功能可以通过选择和分配应用于行。垂直于直线方向的位移是有限的。

相切。该功能可以通过选择和分配应用于行。线性方向的位移是有限的。

标准夹具。该功能对定义域边界的垂直线应用“垂直”支持，对水平线应用“完全”支持。

董事会。通过选择和分配，此功能可应用于属于板、土工格栅或连接件的点。您可以限制三个自由度中的任何一个或全部(两个位移和一个旋转)，并且可以使用下图所示的局部坐标系。

负荷

“加载”类别总共包含六种不同的功能，可分为两类:

固定负载和乘数负载。固定负载以绿色显示，并在给定阶段保持其指定值。子荷载以红色显示，并根据分析类型放大到一定值，如“极限分析”中的极限荷载。在每个类别中，提供了三种不同类型的负载:

浓度(千牛/米)。这些荷载仅适用于板或土工格栅的一部分。

分布式(千牛/平方米)。这些加载应用程序行。

主体(千牛/立方米或×克)。这些载荷适用于固体和平板。它们可以用力的单位来指定，也可以指定为它们所应用的实体或板的单位重量的一部分。

下图显示了使用所有三种类型负载的示例。

锚

锚是连接到板和大地的一维结构元素。锚有两种类型，都可以用作工具:

连接器。这些是连接到板和几何图形的桁架元素。它们不与实体相互作用，也就是说，它们可以被认为存在于除实体区域之外的层中。连接器需要在“连接器”类别中指定材料。这定义了组件的强度总和。此外，可以在给定阶段为连接器指定预应力。预应力由下图中的红色符号表示。

固定端锚。您可以将这些元素指定给平板或大地水准面的节点。它们相当于一端有简单支撑的连接器(见下图)，因此需要指定等效长度和倾角。预应力的施加方式与连接件相同。

OptumG2安装方法

1.打开OptumG2_v2.2018.02.09.exe软件直接安装，阅读软件安装协议。

2.设置软件的安装地址

3.提示软件OptumG2的快捷方式名称设置

4.设置软件的启动图标界面，点击下一步。

5.提示下载准备界面，点击安装，安装主程序。

6.软件安装进度条界面，等待安装结束。

7.OptumG2已成功安装在计算机上，单击“完成”打开软件。

8.软件是中文界面，需要输入激活码才能使用。

OptumG2教程

条形基础在土壤上的沉降

下面的例子演示了Optum:GEO在计算上下限时的功能，不仅可以计算极限载荷，还可以计算弹性能，进而计算变形。所考虑的例子如图3.1所示。它涉及一种在弹性地基上集中荷载的无重力刚性条形基础。地基和土分别用默认材料刚性和线弹性建模。

使用尺寸分析参数，可以证明基底的垂直位移可以表示为:

其中q为基底压力，b为基底宽度，e为杨氏模量，β为参数。对于固定的几何尺寸，它只取决于泊松比。

正如《理论手册》中详细讨论的，下部单元和6节点有限元为弹性能量提供了边界。弹性能量等于外部能量。在这种情况下，只能通过将基底压力乘以沿基底的恒定垂直位移来获得外部能量。因此，“下部”单元会高估垂直位移，而6个节点

财富会提供低估的机会。

在下文中，使用默认的杨氏模量E = 30兆帕，施加的载荷为q = 150千牛/平方米

。计算垂直位移后，使用(3.1)确定β。对于这两种类型的元素，总共使用10，000个元素。可以使用弹塑性或弹性分析类型进行分析。

结果列于表3.1。

表3.1:万元弹性土中浅基础弹性沉降参数β(式3.1)的上下限。

为了指出典型分析中的错误，用100个元素重新分析了问题。

如图3.2所示，结果表明6节点有限元法比下限单元更精确。这个观察非常一般，适用于大多数问题。

吉布森土壤上的条形荷载

下面的例子涉及吉布森土的半无限区域中的条形荷载问题(即弹性材料，其杨氏模量随着距顶面零起点的深度而增加)。在下面，不使用实际的半无限域，而是使用足够大的域(见图4.1)。我们注意到，随着深度的增加，磁畴尺寸的影响迅速减小(与杨氏模量恒定且顶面变形是磁畴深度的函数的情况相反)。

对于q = 10 kN/m2，ν= 0.5，杨氏模量增加0.3 MPa/m，Gibson(17)给出了载荷作用下u = 0.05 m的均匀位移的精确解。采用100006个节点的有限元方法，最大位移为0.0494 m，误差约为1%。垂直形变场如图4.2所示。

使用用户定义的材料数据浇注土壤

在某些情况下，可能需要使用一些材料参数的空间变化，这不能用简单的解析表达式容易地描述。OptumG2这种情况通过允许任意分布所有材料参数来满足，如下所示。设置如图5.1所示。基脚的极限荷载将由不排水抗剪强度su决定，该强度可从外部数据集OptumG2输入。

图5.1:具有用户定义的材料数据(顶部)和输入数据规格(底部)的土壤基础。

上图说明了导入任意su分布所需的步骤。“属”窗口中su字段右侧的按钮打开对话框，该对话框显示在图表的右侧。使用导入按钮将包含材料数据的文件加载到项目中。

输入文件必须包含三列，包含X和Y坐标以及参数值。不需要特殊的坐标顺序，但是数据应该能够覆盖指定坐标的整个区域。您可以通过打开“材料参数”窗口中按钮旁边的红色十字来卸载数据。

定义输入时，使用5000个元素和3次自适应迭代进行上限和下限分析。结果是承载能力是

图5.2:SU和用户自定义输入数据的区别。

您可以通过“材料参数”下拉列表在“结果”下显示参数图。su的分布如图5.2所示。折叠机制(下限)如图5.3所示。

图5.3:坍塌机理和剪切耗散分布(单元类型=下部)。

边坡稳定性-长期

在这个例子中，我们考虑了分层边坡的稳定性，如图6.1所示。这些层包括默认材料“硬粘土”和“硬粘土”。下文将只考虑长期分析。假设地下水位低于坡脚。

边坡稳定性分析的核心量是安全系数。安全系数的所有常见定义都在fs >中:1表示稳定，FS

常见的定义涉及相对于单位重量的实际单位重量，这将导致初始塌陷:

其中γ是实际单位重量，γcr是将导致初始坍塌的单位重量。本质上，这个安全系数可以用重力加速度来定义:

其中g为实际重力加速度(= 9.8 m/s2)

默认情况下)，gcr是重力加速度，这将导致初始崩溃。

另一个常见的定义与材料的强度有关，材料的强度会导致初始坍塌。特别是，对于莫尔-库仑材料，安全系数可以定义为

C和C是实际的材料强度，而ccr和cr是会导致初始坍塌的强度。

这两种定义各有利弊。一般来说，基于强度的定义比基于重力的定义更保守，即导致FS值更低。事实上，对于一些并非不现实的问题，FSg往往是无止境的，而FSs可能是有限的，不会超过统一。此外，可能有人会说，由于真正的不确定性在于材料的强度，而不是材料的重量，因此基于强度的定义更合理。

OptumG2可以计算基于重力和强度的安全系数。前者可以通过“重力乘数”选项的“极限分析”来实现，后者可以通过“强度折减”分析来实现。

重力乘数

使用“极限分析”评估基于重力的安全系数可以通过在舞台管理器窗口下半部分的“设置”下设置“多级=重力”来实现(见图6.1)。这种极限分析将忽略所有乘数载荷，并放大重力加速度(从而增加单位重量)，直到达到失效状态。的最终崩溃倍数是FSg寻求的安全系数。

长期分析由“阶段管理器”窗口下半部分的时间范围字段指定。对于此计算和后续计算，我们将使用1000个元素和网格自适应，并使用3次自适应迭代和剪切耗散作为自适应控制。通过将元素类型分别设置为下限和上限，可以在不同阶段定义下限和上限计算。

这些设置如图6.1所示。

分析结果为:

由此，我们可以得出边坡长期稳定的结论。崩溃解决方案如图6.2所示。

强度降低

强度折减分析的目的是确定一组导致初始坍塌的折减参数，即暗示重力倍数等于1。对于莫尔-库仑模型，强度按下式降低。(6.3)。计算是一系列极限分析的结果。因此，强度折减分析通常比单一重力乘数极限分析昂贵得多。

通过在“舞台管理器”窗口中选择此分析来执行强度降低分析。

使用前面分析中的1，000个元素和3个调整步骤，我们可以得到:

图6.2:具有总耗散强度的层状边坡(下限)的重力乘数和强度折减解的极限分析。

由此，我们可以再次得出结论，边坡长期稳定，尽管其安全系数在数值上小于前面的分析。

两种分析的下限崩溃解如图6.2所示。我们注意到位移(或速度)是不连续的，这是下界元素的一个特殊特征。两种坍塌机制非常相似，区别在于强度折减分析暗示当摩擦角为Cr = Arctan [Tan (20)/1.35] 15时，重力倍增机制对应。原值= 20。

总结

这个例子说明了边坡稳定性的一些基本特征，特别是基于重力和强度的安全系数之间的差异。在接下来的章节中，提供了一些更高级的例子，其中考虑了短期分析、初始应力的影响和荷载作用下的边坡。

边坡稳定性-短期

这个例子包括前面章节中描述的斜率(如图7.1所示)。虽然上一节考虑了长期稳定性，但本例的目的是确定短期稳定性。同样，假设地下水位低于坡脚。同时，假设整个边坡的饱和度足以产生过大的孔隙压力，即材料在短期条件下处处以不排水方式响应。

通常，当在短期条件下使用排水/不排水材料进行分析时，边坡中的初始应力是评估其稳定性的重要部分。OptumG2提供了许多方法来确定当前场景的初始压力。最直接

一个方便的方法是自动计算初始应力，从而产生一个满足σ& # 8217；x =σ& # 8217；z = K0σ& # 8217；y的压力状态。

其次，由于初始应力是边坡历史的函数，因此可以从满足σ& # 8217；x =σ& # 8217；z = K0σ& # 8217；y，挖掘必要的部分形成斜坡。阿宝。在下文中，将考虑两种方法。

初始应力的自动计算

这个方法是最直接最方便的。这里，使用上一节详述的方法自动确定初始应力。通过对1000个元素的强度折减分析和三次自适应迭代，可以获得以下基于强度的安全系数估计值:

图7.2:坍塌机理(短期强度折减分析)。

可以和上一节1.34左右的长期因子进行对比。简而言之，短期的斜率比长期的稍稳定。折叠机制如图7.2所示。

开挖引起的初始应力

确定初始应力的另一种方法是从初始矩形区域开始，挖掘必要的材料来创建坡度。OptumG2特别适合这种任务。图7.4说明了所涉及的不同阶段以及将它们相互联系起来的任务。

获得的安全系数由以下公式给出:

这略低于使用自动方法获得的结果。每种方法产生的初始应力分布如图7.3所示。最后的区别最终体现在相应的安全因素上。需要指出的是，不存在一种方法比另一种方法具有更高强度的一般规则。事实上，在大多数情况下，比如这一个，结果会非常相似。

初始:使用初始应力分析计算矩形区域的初始应力。这里垂直和水平应力与σh=K0σv有关，其中上层K0为0.66，下层k0为0.63。

总共使用了100个Lower类型的元素，这足以在这种情况下提供精确的解决方案。

开挖:利用弹塑性分析，将“初始”阶段作为“开始”阶段，移除必要的材料以创建边坡。

对于该分析，总共使用了1000个6节点有限元。时间范围是长期的，这意味着先开挖边坡，然后孔隙压力需要足够的时间消散。

Exc:使用强度折减分析，将“挖掘”阶段作为“从属”阶段，可以根据强度确定安全系数的下限估计。

总共使用了1000个具有3次自适应迭代的下部元素，并且时间范围短。

UB Exc:利用强度折减分析，将“挖掘”阶段作为“从属”阶段，可以确定基于强度的安全系数上限。

总共使用了1000个具有3次自适应迭代的上A元素，“时间范围短”。