一起来看看Slide 3和RS3强大的新功能

2024-08-27 17:06:57

Rocscience行业领先的工具现在有两个新的更新：Slide3的智能搜索和RS3的混合网格。在这里，我们将使用一个露天矿示例，向您展示这些强大功能如何共同增强三维边坡稳定性分析。

基坑由四个岩层组成，其中广义Hoek-Brown本构模型用于描述岩石的塑性行为。尽管每个程序使用不同的方法来确定基坑的稳定性，但Slide3和RS3之间的安全系数和关键失效路径结果非常相似。

图1.Slide3构建露天矿模型

智能搜索

智能搜索通过在算法上关注感兴趣区域来提供比以往更多的模型安全信息，从而有效地提高搜索覆盖率。执行初始分析以帮助识别模型中更可能失稳的区域；这些区域被称为“感兴趣区域”。

智能搜索提出了一种新的程序，用于生成为分析模型定制的滑移面。通过生成许多这样的自定义曲面，我们可以优化模型的图像。下面的模型显示了在10,000个初步面之后可视化感兴趣区域的安全图。

图2.感兴趣区域的安全图

该感兴趣区域安全图可以在使用智能搜索时生成，并且可以独立于完整搜索生成以进行快速分析。您可以输入初始曲面的最小数量，以自定义安全图的分辨率。

图3.感兴趣区域设置

图4.滑移面选项与智能搜索，适度的搜索细化

然后，可以通过执行几个有针对性的粒子群搜索（我们称之为cluster集群）来更彻底地探索所识别的区域（图5）。您可以通过将搜索细化更改为用户定义来调整集群。

由于从初步分析中了解到的信息，您将快速获得更好的结果，并且您可以识别多个故障模式，同时将搜索集中在模型的重要区域。然后输入搜索完成后要显示的最大故障模式数。

图5.在智能搜索开始时选择四个群集

在我们的露天矿实例中（见图6），智能搜索确定了三种破坏模式和一个安全系数为1.61的临界滑移面。

图6.通过智能搜索识别多种故障模式

混合网格

RS3使用三维有限元法分析土木和采矿岩土工程问题。在构建有限元模型时，网格化需要将域空间离散为较小的单元，以计算每个单元内的应力、应变和位移等物理量。

单元类型直接影响计算结果的精度和计算效率。传统版本的RS3曾经提供两种类型的网格单元；它们是4节点四面体和10节点四面体，代表不同的几何/插值阶数。10节点单元所采用的二次形函数比4节点单元所采用的线性形函数提供了更高水平的结果精度。但是，10节点元素需要更长的计算时间。

RS3的新混合网格功能利用这两种单元类型来解决这些问题。使用它，您可以自定义具有不同单元类型的区域。通过在模型中战略性地定位与高阶元素网格化的区域，您可以完全控制要关注的区域。

对我们的露天矿实例进行了数值研究，以评估三种不同网格划分方法的性能，即4节点、10节点和混合（混合）网格划分方法。进行强度折减（SSR）分析，以计算边坡稳定性的定量度量，由强度折减系数（SRF）给出，该参数与Slide3中的安全系数（FS）相当。如图7所示，放置高阶区域，覆盖Slide3的失效区域。

图7.放置了高阶区域的网格模型

表1中提供了测试用例、计算效率指标和每个用例的结果的全面概述。在4节点的情况下，总SSR分析花费的时间比10节点的情况下少约9倍，这在总计算时间上是相当大的差异。

然而，加快计算是以降低精度为代价的，因为4节点情况的临界SRF比10节点情况高约11%。

混合网格的情况下提供了两全其美；分析时间只有两倍的4节点的情况下，它实现了一个关键的SRF相同的10节点的情况下，有效地平衡计算效率与结果的准确性。

您还可以在图8中看到总位移图，该图显示了变形的集中区域。

表1-不同网格类型的有限元分析建模结果

类型	数量	DOF数量	SSR迭代次数	总时间	归一化时间	关键SRF
四节点	287,076	150,782	9	17分:20秒	1	1.79
10节点	287,076	1,178,246	8	2小时:34分:36秒	9.16	1.61
混合	287,076	150,782	8	29分:51秒	1.79	1.61