CAE Fidesys 9.0 Руководство пользователя

Метод снижения прочности

Метод снижения прочности - Strength Reduction Method (SRM).

Обеспечение устойчивости склонов и откосов является одной из ключевых задач инженерной защиты территорий, особенно в условиях сложного рельефа и активизации оползневых процессов.

Нормативным документом, в котором определён данный метод, выступает СП 116.13330 «Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов».

Количественной оценкой устойчивости в рамках нелинейной механики грунтов является коэффициент снижения прочности (SRF — Strength Reduction Factor).

Описание интерфейса в CAE Fidesys

Пользователю доступны следующие настройки:

• Выбор размерности: 2D, 3D;

• Настройки SRF: Начальный коэффициент, Начальное приращение, Макс. число итераций, Точность.

• Настройки нелинейного решателя.

Начальный коэффициент – начальный SRF, который будет учтён при первом расчёте серии. Диапазон значений: положительное значение.

Начальное приращение – начальный размер шага, на который будет увеличиваться SRF на первых расчётах серии. Диапазон значений: положительное значение.

Макс. число итераций – максимальное число итераций, которое определяет максимальное количество расчётов в серии. Диапазон значений: положительное значение, большее 5

Точность – параметр, определяющий точность расчёта SRF. Диапазон значений: значение большее 1е-6 и меньшее Начального приращения.

Алгоритм расчёта и математические предпосылки

Суть метода заключается в пропорциональном уменьшении исходных прочностных характеристик грунта (сцепления и угла внутреннего трения) до наступления пластических деформаций, что соответствует исчерпанию несущей способности склона. Другими словами, суть расчёта SRM – это нахождение SRF, при котором численная модель теряет устойчивость. Для этого производится серия упругопластических расчётов, на каждом из которых изменяются пластические характеристики материалов.

На каждом этапе расчёта, когезия и угол внутреннего трения вычисляются по соответствующим формулам:

Алгоритм можно разделить на 3 основных блока, исполняющихся друг за другом:

• Первый расчёт.

Происходит проверка модели на её корректность. Таким критерием служит её сходимость.

• Подсерия расчётов с монотонным возрастанием SRF.

В ходе этой подсерии, SRF монотонно увеличивается на значение Начального приращения, пока хотя бы 1 расчёт подсерии не разойдётся.

• Основная подсерия расчётов.

С каждым расчётом Приращение делится пополам. Если расчёт сошёлся, тогда SRF увеличивается на половину Приращения. Если расчёт разошёлся, то уменьшается.

Критерием завершения серии является условие: Приращение меньше Точности.

Алгоритм расчёта, реализованный в CAE Fidesys, можно иллюстрировать с помощью блок-схемы.

Область работы SRM и требования к модели

Доступные свойства модели и настройки расчёта представлены в табличном виде:

Анализ результатов

После запуска на расчёт, в Командной строке будет отображаться информация о серии расчётов:

Пока расчёт не завершился, все результаты расчёта собираются в папке:

Название файла соответствует порядковому номеру расчёта в серии. Это нужно для того, чтобы у пользователя была возможность просматривать промежуточные результаты расчёта.

Серия расчётов может завершится по 2-м причинам:

• При расчёте SRM достигнута указанная Точность SRF.

В таком случае, папка fidesys1\pvds очищается и остаётся только результат расчёта для искомого SRF.

• При расчёте SRM достигнуто Макс. число итераций.

В таком случае, расчёт завершится с ошибкой: "ERROR: Maximum iteration count reached before convergence.".

Папка fidesys1\pvds сохранится.

Пошаговый пример