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FEM解析
 
 GeoFEAS Flow3D

   GeoFEAS Flow3D (浸透流解析限定版)

   GeoFEAS Flow3D (弾塑性地盤解析限定版)
¥1,670,000(税別)
レンタル ¥501,000 〜(税別)
¥790,000(税別)
レンタル ¥237,000 〜(税別)
¥1,050,000(税別)
レンタル ¥315,000 〜(税別)
FEMによる地盤の弾塑性解析、浸透流解析を実施可能な統合製品

初版リリース : '16.06.09

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FPB 3次元弾塑性解析GeoFEAS3D   FPB 3次元浸透流解析VGFlow
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  プログラム概要
ライン
FEMによる地盤の弾塑性解析(以下、GeoFEAS)と定常/非定常 飽和−不飽和浸透流解析(以下、VGFlow)が可能な地盤数値解析プログラムです。
本製品はGeoFEASとVGFlowが同一のプラットフォームで動作することによる、形状データおよびメッシュデータの共有化が可能です。従前の個別製品では、それぞれのプラットフォームにて解析モデルを作成いただいていましたが、形状データ・メッシュデータの共有化により、これに掛かる作業量を大幅に縮減することが可能となりました。
なお、本製品の解析部は群馬大学大学院理工学府環境創生部門地盤工学研究室の地盤解析プログラムを利用し、弊社がプリポスト部の開発を行う共同開発製品となります。
※本製品は統合製品ですが、それぞれ単独でもお使いいただくことができます。

▲形状・メッシュの共有化

  関連情報
新製品紹介

  プログラムの機能と特長
ライン
■モデル形状作成

交差作成
任意のソリッドとソリッド、ソリッドと面、面と面、面と線、線と線などのオブジェクト間の交差面の作成が可能です。この機能により、多くの土木構造物が複雑に立体交差している場合でもその交差面を生成できます。

グルーピング
3次元では、2次元よりオブジェクトの数が多くなり、モデルの編集が困難になります。そこで、同じ物性値を持つ複数のオブジェクトをグループ化することで、それらを一括に選択し、材料定数を割り当ることができるようにしています。

オブジェクトの表示/非表示や制限選択
複雑な3Dモデルにおいて、作業を行いたいオブジェクトのみを表示できます。また、制限選択機能により、部材、面、ソリッドのみなどに制限して選択することができます。

LandXML形式の地形データのインポート
LandXML形式で作成された地表面や地層境界の点群の3次元座標データとその繋ぎ情報をインポート可能になりました。これにより複雑な地形情報を手入力することなく自動的に構築できます。地形情報をもとに設計対象となる構造物をモデル化することが可能です。

▲LandXMLファイルから作成した地形イメージ ▲オブジェクトの表示/非表示、選択イメージ

複雑な地形やトンネル交差モデルなど3次元解析しか取り扱うことができない対象ついて、実際の状態に即したモデル化をすることができます。

■メッシュ分割
メッシュ分割は半自動で行います。まず、ブロックの線分を等間隔や指定した比率で分割数を指定します。線分の分割数のもとで、面を三角形や四角形、ソリッドを4面体、5面体や6面体に分割します。分割数を変更してもモデルの再メッシュ分割は簡単に行えます。

■要素ライブラリー
地盤のモデル化はソリッド(立体)要素を使用します。本製品では、4面体・5面体・6面体要素を用意しています。

▲立体要素(4面体・5面体・6面体)

■ポストプロセッサ

▲コンタ図・コンタ図平面切断表示

  GeoFEASについて
ライン
Geotechnical Finite element Elastoplastic Analysis Software 3Dの略で、静的な条件下での地盤の応力〜変形解析を行う3次元弾塑性地盤解析プログラムです。杭基礎解析、土留め掘削解析、シールドトンネル問題、さらには、斜面安定解析など地盤に関係する多くの分野において、弾塑性解析を実施する場合に、威力を発揮する汎用FEM製品です。

■適用範囲

地盤の応力・変形解析 NATM工法におけるトンネル施工検討解析
斜面安定解析 水圧の変動が地盤に及ぼす影響の検討
土留め掘削解析 地盤と構造物の相互作用の検討
シールドトンネル掘削時の周辺地盤影響解析 応答震度法

■機能および特長

ステージ解析
ステージ解析(施工ステップ解析)を実施することができます。ステージごとに、材料定数の変更、境界条件の変更、掘削時の応力解放率の設定が可能です。

せん断強度低減法
解析ステージごとにせん断強度低減法による全体安全率の算出とすべり面の推定を行うことができます。3種類の弾・完全塑性モデルに対して、せん断強度低減法を適用することができます。

局所安全率
積分点ごとに局所安全率を算出することができます。

解析機能の併用
ステージ解析とせん断強度低減法といった解析機能を併用することにより、掘削・盛土、斜面安定、支持力問題など地盤に関係する幅広い問題に変形解析と安定解析を同時に実行することができます。

構成則の混在
材料ごとに構成則を与えることができます。

解析種別
静的全応力解析

荷重条件
全応力解析(地盤の透水現象を考慮しない解析)を行うプログラムですが、水圧を節点荷重として考慮することにより水圧の変化が地盤に及ぼす影響を検討することができます。
種別としまして、節点集中荷重、等分布荷重、分布荷重、体積荷重(自重、静的地震荷重)を考慮することができます。

要素 構成モデル 対応
集中荷重 節点集中荷重
分布荷重 線形分布荷重、面分布荷重
自重 水平加速度、鉛直加速度
分布荷重 深度方向一定水平荷重、深度方向一定鉛直荷重
深度方向分布水平震度、深度方向分布鉛直震度 ×
水圧 節点水圧

境界条件
単点拘束(水平ローラ、鉛直ローラ、固定、ピン)、多点拘束(MPC、ヒンジ)、強制変位を用意しています。施工ステップを勘案したステージ解析に対応しており、ステージごとに、材料定数の変更、境界条件の変更などの設定が可能です。

構成則
弾塑性地盤解析は地盤の応力・変形挙動を検討する上で最も基本となる手法ですが、解析モデル、要素定義や適用構成モデルを適切に設定することが重要となるため、解析プログラムに多種多様な機能が要求されると考えられます。
特に、土の構成モデルの充実を図り、最も簡単な弾性モデルから、地盤の弾塑性挙動を表現できる弾塑性モデルまで、13種類の構成モデルを用意し、弾性モデルについては、No-Tension解析ができ、全15種類に対応しています。また、ステージ解析とせん断強度低減法といった解析機能を併用することにより、掘削・盛土、斜面安定、支持力問題など地盤に関係する幅広い問題に変形解析と安定解析を同時に実行することができます。

モデル種類 構成モデル 備考
弾性モデル (1)線形弾性モデル 等方性
(2)積層弾性モデル 直交異方性
非線形弾性モデル (3)Duncan方式1 ポアソン比を定数
(4)Duncan方式2 体積係数を定義
(5)破壊接近度法 電中研方式
非線形モデル (6)Hardin-Drnevichモデル
(7)Ramberg-Osgoodモデル
(8)鵜飼・若井モデル(UW-Clay)
弾・完全塑性モデル (9)Morh-Coulomb方式 関連流れ則、非関連流れ則
(10)Drucker-Prager方式 関連流れ則、非関連流れ則
(11)Morh-Coulomb/Drucker-Prager方式 非関連流れ則
弾塑性モデル (12)Pastor-Zienkiewicz砂モデル
(13)Pastor-Zienkiewicz粘土モデル
No-Tensionモデル (14)線形弾性モデル
(15)積層弾性モデル

梁要素は線形弾性モデル、棒要素、バネ要素に対して線形弾性モデルとバイリニアモデルを、ジョイント要素に対して線形弾性モデルとMohr-Coulomb方式を適用することができます。

出力項目

結果種別 結果
コンタ図 変位
応力
ひずみ
最大せん断応力
最大せん断ひずみ増分
圧縮応力
引張り応力
局部安全率
全体安全率(SSR解析のみ)
テンソル ソリッド要素応力
ソリッド要素ひずみ
板要素の断面力
板要素の曲げモーメント

  VGFlowについて
ライン
有限要素法(FEM)による飽和−不飽和浸透流解析プログラムです。
3次元での複雑な地形境界形状モデルが容易に作成でき、メッシュ分割に際しては、要素タイプや要素次数等の設定による規則的メッシュ機能、オートメッシュ機能、リメッシング等が可能です。
解析種別としては定常解析及び非定常解析が可能です。また各種境界条件に対応し、不飽和浸透特性としては、代表的な経験式であるvan-Genuchtenモデルによる計算、水分特性曲線等試験値の表入力による計算が可能であり、国内の代表的地盤に対して同定したパラメータを内蔵しています。出力機能としてはコンタ図、等値面図、ベクトル図等の多彩な出力によりあらゆる方向からの照査が可能です。

■適用範囲

改訂土工指針での道路盛土に対する降雨の作用の照査 ため池堤体や防災調節池堤体の設計計算
広域流域における降雨や湧水などの地下水影響解析 土留め掘削時のパイピング、ボイリングの検討
河川堤防における堤体内の浸潤面及び水圧分布の把握 被圧地下水の影響解析
フィルダム堤体の設計計算及び貯水池周辺地山の浸透検討 地すべり地帯の筋圧分布状況の把握、ならびに集水井の検討
カーテングラウチング等の基礎処理における透水性検討 河川締切工等の施工に伴う浸透流況変動の検討

■機能および特長

解析種別
定常解析、非定常解析

解析モデル
3次元問題

境界条件
境界条件として以下の6種類を定義することができます。また、水位変動境界と降雨境界の同時指定が可能です。

水頭既知境界 点源
流量既知境界 水位変動境界
浸出境界 降雨境界
浸出禁止境界

不飽和浸透特性
不飽和浸透特性の入力方法として以下の2種類を用意しています。

  1. van Genuchtenの関数モデルによる同定
  2. 体積含水率θ〜サクションψの関係、および体積含水率θ〜相対透水係数Krの関係を表入力

材料パラメータのライブラリを付属
10種類の土に関するデフォルト値および河川堤防の構造検討の手引き(財団法人 国土技術研究センター)の不飽和浸透特性のライブラリを付属しています。

▲河川堤防の構造検討の手引き 不飽和浸透特性ライブラリ

出力項目

結果種別 結果
コンタ図  圧力水頭
ポテンシャル
間隙水圧
飽和度
体積含水率
動水勾配
流速ベクトル
テンソル  流速ベクトル

■地盤解析シリーズのCIM機能強化
地盤解析シリーズの各種製品は、CIM(Construction Information Modeling)機能をより一層強化し、地形データやUC-1の各種地盤関連製品とのスムーズなデータ連携にも対応しています。
地形データ*.GF1ファイルを使用したデータ連携
弾塑性地盤解析(GeoFEAS)2D Ver.3

柔構造樋門の設計 への変位量連携
「弾塑性地盤解析(GeoFEAS2D)」で解析した地盤変形解析結果(沈下・水平変位分布)を「柔構造樋門の設計」にインポートし、函体縦方向のレベル2耐震照査が可能。
画像をクリックすると大きな画像が表示されます。 画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
GeoFEAS2D 柔構造樋門

土留め工の設計 における周辺地盤影響解析地盤のみをモデル化し、壁体変位を強制変位で与えて地盤変形の計算が行える。
地盤の動的有効応力解析(UWLC)Ver.2

斜面の安定計算 への加速度連携
高さ30m程度以上の高盛土におけるニューマーク法の適用に際しては、すべり土塊の応答加速度波形を入力地震動とする必要がある。「地盤の動的有効応力解析(UWLC)」と「斜面の安定計算」のデータ連携により、UWLCでの2次元FEM地震応答解析から求められるすべり土塊の、応答加速度波形によるニューマーク法解析に対応。高盛土・大規模盛土安定計算レベル2地震動の安定計算が行える。
画像をクリックすると大きな画像が表示されます。 画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
UWLC 斜面の安定計算
2次元浸透流解析(VGFlow2D)Ver.3

GeoFEAS2D への水位線連携
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VGFlow2D GeoFEAS2D

UWLC への水位線連携
斜面の安定計算 への水位線・ポテンシャル線連携
連携ファイル(*.PRS【水位線】、*.PTN【等ポテンシャル線】)によって、飽和/不飽和浸透流FEM解析結果の反映が可能。 
GeoFEAS Flow3D(浸透流解析限定版)

LEM3D への水位面連携
「GeoFEAS Flow3D(浸透流解析限定版)」の解析結果や、他社製品の解析結果を定型テキストファイルとして「3次元地すべり斜面安定解析(LEM3D)」に取り込むことで、地すべり解析に必要な地下水面を生成し、これを用いた3次元斜面安定解析が可能。
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VGFlow3D LEM3D
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