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■三维分析的必要性
非线形的地盘变形问题中，弹塑性FEM分析所必要的是多数设计者的渗透，根据近年的性能校核型设计，进行FEM分析的机会越来越多。「GeoFEAS2D」是进行2维分析，原本桩基础问题、基坑工、隧道挖掘所导致的对周边地盘的影响分析问题、斜面安定分析是三维现象，应该直接作为三维问题进行分析。本公司的地盘分析系列中，从事分析部开发的群马大学大学院社会环境设计工学专业的鵜飼老师、蔡老师对于三维分析的有効性、重要性，也通过论文、讲演会等在广泛推广宣传。
然而，三维分析由于在成本方面、FEM分析特有的功夫方面比较困难，研究未得到推广仍是目前的现状。这一点，包含网格分割的模型作成、分析结果的评价等、在依存于前处理器（数据作成）、后处理（结果表示）性能的部分，要寻求一个更加容易使用，容易理解的工具。本GeoFEAS3D便是以通俗易懂为最大目标进行的开发。通过本产品，例如，大型项目时，首先对其整体基于2维进行分析，仅限特别重要的工况在三维下进行更加详细的分析，之方法也有充分的可能性。
■模型作成和网格分割
前处理器中进行模型作成、网格分割、步骤设定。
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▲隧道逐次分析示意画面（Pre部）
网格图（左）,荷载条件图（右）
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▲隧道逐次分析示意（Pre部）
从左挖掘隧道的模型示意
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考虑到2维分析处理较难，挖掘进行方向的影响在三维模型中
可以明白直接模型化即可。 |
本产品的前处理是由开发了本公司CESAR-LCPC规格的itech公司的提示进行的开发。因此，基本的处理流程集成了GeoFEAS2D。
■要素库
2维分析中，地盘通过面要素进行了模型化，三维分析中则使用了固体（立体）要素。本产品准备有4面体要素、5面体要素和6面体要素。2维分析中的面要素在三维分析中变成了板要素和壳要素，本程序的初版对应了板要素。
| 种 类 |
项 目 |
对应 |
备 注 |
| 面要素 |
3节点3角形要素（1次） |
○ |
板要素 |
| 4节点4角形要素（1次） |
○ |
板要素 |
| 6节点3角形要素（2次） |
○ |
板要素 |
| 8节点4角形要素（2次） |
○ |
板要素 |
| 固体要素 |
4节点4面体要素（1次） |
○ |
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| 10节点4面体要素（2次） |
○ |
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| 6节点5面体要素（1次） |
○ |
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| 15节点5面体要素（2次） |
○ |
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| 8节点6面体要素（1次） |
○ |
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| 20节点6面体要素（2次） |
○ |
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| 线要素 |
梁1次要素 |
○ |
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| 棒1次要素 |
○ |
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| 轴弹簧 |
○ |
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| 剪切弹簧 |
○ |
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| 节点要素 |
6节点面节点要素 |
○ |
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| 8节点面节点要素 |
○ |
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| 12节点面节点要素 |
○ |
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| 16节点面节点要素 |
○ |
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通过定义结构物要素（板要素、梁要素、棒要素、轴方向弹簧要素、剪切弹簧要素），可表现地盘和结构物的相互作用，通过节点要素可指定接触面。
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| ▲立体要素（4面体、5面体、6面体） |
■荷载、边界条件
GeoFEAS是进行全应力分析（不考虑地盘透水现象的分析）的程序，水压作为节点荷载考虑，可以讨论水压的变化对地盘波及的影响。荷载可考虑节点集中荷载、等分布荷载、分布荷载、体积荷载（自重、静力地震荷载）。作为边界条件，准备了单点约束（水平滚轴、垂直滚轴、固定、PIN)、多点约束（MPC、铰链)和強制变形。对应考虑施工步骤的步骤分析，分步骤可设定材料定数的变更、边界条件的变更等。
■处理器
弹塑性地盘分析是在讨论地盘的应力·变形举动的基础上最基本的手法，因为分析模型、要素定义，以及设定适当的应用构成模型非常重要，要求分析程序具备多种多样的功能。
GeoFEAS尤其考虑了土的构成模型的充实，从最简单的弹性模型到可以表现地盘的弹塑性举动的弹塑性模型，准备了13个种类的构成模型，关于弹性模型，可进行No-Tension分析，对应全15种类。另外，通过所谓的步骤分析和剪切強度低减法的分析功能的并用，对于挖掘·填土、斜面安定、支持力问题等地盘相关的广泛问题可同时实行变形分析和安定分析。
| 模型种类 |
构成模型 |
备 注 |
| 弹性模型 |
（1）线形弹性模型 |
等方性 |
| （2）积层弹性模型 |
異方性 |
| 非线形弹性模型 |
（3）Duncan方式1 |
柏松比定数 |
| （4）Duncan方式2 |
定义体积系数 |
| （5）破坏接近度法 |
电中研方式 |
| 非线形模型 |
（6）Hardin-Drnevich模型 |
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| （7）Ramberg-Osgood模型 |
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| （8）鵜飼·若井模型（UW-Clay） |
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| 弹·完全塑性模型 |
（9）Morh-Coulomb方式 |
关连流规则非关连流规则 |
| （10）Drucker-Prager方式 |
关连流规则非关连流规则 |
| （11）Morh-Coulomb／Drucker-Prager方式 |
非关连流规则 |
| 弹塑性模型 |
（12）Pastor-Zienkiewicz砂模型 |
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| （13）Pastor-Zienkiewicz粘土模型 |
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| No-Tension模型 |
（14）线形弹性模型 |
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| （15）积层弹性模型 |
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■后处理
后处理中准备有模型图、轮廓图、分布图等。
(1)隧道挖掘分析：请浏览隧道挖掘分析结果。通过三维分析结果，纵深方向的变形状况可容易理解。
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▲隧道挖掘问题分析结果
（GeoFEAS3D的Post部） |
(2)桩基础问题：桩基础问题的分析结果图（示意图）。桩基础全体的1/4以分析模型为例。轮廓图为垂直方向变形图。下沉的变形状况可通过三维把握。
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▲桩基础问题分析结果
（GeoFEAS3D的Post部） |
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