GTS产品介绍

岩土有限元分析软件MIDAS/GTS

MIDAS Information Technology Co., Ltd.(简称MIDAS IT)正式成立于2000年9月1日。

1989年由韩国浦项集团成立的CAD/CAE研发机构开始开发MIDAS软件以来，MIDAS IT在不断追求完美的企业宗旨下获得了飞速发展。目前在韩国结构软件市场中，MIDAS Family Program的市场占有率排第一位，在用户最满意的产品中也始终排在第一位。

MIDAS/GTS作为MIDAS IT公司的主打产品之一，主要针对岩土隧道领域的结构分析所需要的功能直接开发的程序，通过了国际ISO9001品质管理认证及韩国隧道工学会等专业机构的认证。

MIDAS/GTS软件特点如下：

一、快速直观的三维建模

一直以来，三维建模快速直观作为MIDAS系列软件的优点受到用户的好评。在三维有限元前处理软件MIDAS/FX+的基础上产生的MIDAS/GTS继承了这一特点，使用户能够快速、准确的建立更加直观的三维模型。

下面列举一些GTS中的一些建模特点：

1．1中文化的操作界面

进入国内市场以来，中文化的操作界面使MIDAS系列软件迅速被用户所熟悉和热爱。在MIDAS/GTS中，中文化的操作界面（如图1）也同样使用户更加快速的熟悉软件，将其快速地应用到实际工作中。

图1 完全中文化的操作界面

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1．2面向任务的用户界面

通过面向任务的用户界面，为用户提供文字性的操作说明，更加便利的进行模型建立。如图2所示：当用户建立圆弧时，对话框会首先提示用户“输入中心位置”，接下来会提示“输入开始位置”“输入结束位置”，这样通过面向任务的用户界面，引导用户进行圆弧建立。

图2 面向任务的用户界面

1．3快速的几何建模方式

MIDAS/GTS 几何完全融合了CAD 的建模方式，方便用户快速建立相应的模型。

1．4模拟真实地形的地形生成器（见图3）

在GTS 中，能够通过导入三维的地形图，直接生成三维模型，即能够减少建模时间，增加工作效率；又能够准确模拟的地形分布。

图3 地形生成器

动态说明指导输入

方法 列表

选择绘

图类型

D X F 数据

G M

G T

S

1．5便于模型管理的工作树目录

在MIDAS/GTS 中，用户使用工作树目录来实现对模型的管理，可以方便操作、查看以及修改模型。

在工作树目录下，用户可以实现：对模型的重命名、对模型的删除、调整模型的显示特性等等（如图6）。

图4 工作树目录

在MIDAS/GTS 中，还为用户提供了后退功能、捕捉功能、过滤功能以及延伸倒角等辅助建模功能，使用户建立模型更加方便快捷。

通过MIDAS/GTS 前处理建模方式建立的三维模型，用户可以通过各种观察方式直观的对模型进行检查。

二、快速准确的自动网格生成

对于一些复杂的模型，往往需要用户对几何体进行繁琐的操作，这样将会占用户大量的时间。而在MIDAS/GTS 中提供的各种自动生成网格命令，可以迅速为用户建立复杂的模型，减少用户的建模时间，增加工作效益。下面介绍一些自动生成网格的命令：

如图5所示，分别说明：四面体网格自动生成（a 图）、六面体网格自动生成（b 图）以及衬砌单元的生成（c 图）。在图a 中，首先定义内外部的网格种子，并通过自动网格划分，划分出疏密渐变的网格来；在图b 中，通过将不规则地形网格投影，可以生成自动复杂的六面体网格；在图c 中，利用吸取单元命令生成

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位于隧道内壁的衬砌单元，生成单元与实体单元自动耦合。

（b ）六面体自动网格划分

（

a ）四面体自动网格划分 （c ）面单元衬砌网格

图5 自动网格划分

三、专业的岩土分析功能

针对岩土分析的不同需求，MIDAS/GTS 提供了多样化的分析：用户既可以使用设计上常用的荷载结构法进行计算，又可以使用地层结构法对结构进行模拟；既可以对一些延长度方向上变化不大结构进行二维分析，又可以对空间分布比较复杂的结构进行三维分析；既可以对结构进行应力分析，又可以考虑地下水对结构的影响进行应力-渗流耦合分析；既可以对结构进行静力分析，也可以考虑爆

破、动力荷载、地震荷载作用下对结构进行动力分析。

A 荷载结构法（考虑预应力锚杆作用）

B 二维地层结构法（明挖顺作法）

投影 (二维 三维)

法向投影

C三维分析（基坑开挖对地铁车站的影响） D应力-渗流耦合分析（考虑渗流的基坑开挖）

E列车移动荷载分析（地下大铁路运营期间列车引起的振动对邻近隧道结构的影响）

E地基处理（搅拌桩加固，位移云图和孔隙水压力云图）

图6 分析功能

现介绍该软件的一些优点：

3.1多样化的岩土本构模型

对于岩石和土体来说，材料的本构关系对计算有很大的影响，例如：对于一些软土计算来说，摩尔库仑网格不能够充分反映土体的回弹效应，国际上通用的为剑桥模型和邓肯张模型。因此在岩土计算中需要选取合适的本构模型。MIDAS/GTS为用户提供了最齐全的本构模型，一共14种本构模型，除了包括各种弹性、非线形弹性，还包括岩石和土体中常用的一些弹塑性模型，具体模型如

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下：

弹性模型、横向各向同性模型、特雷斯卡模型、范梅塞斯模型、德鲁克－普拉格（DP ）模型、莫尔库仑（M-C ）模型、霍克－布朗模型、邓肯－张非线形弹性模型、应变软化模型、剑桥模型、修正剑桥模型、节理模型、Jardine 模型、用户自定义模型等。

3.2能够模拟支护结构与土相互作用

在模拟地下连续墙、桩等结构的时候，需要考虑结构和土体的协同作用。 在GTS 中提供了专用的桩单元，不仅能够模拟摩擦桩，而且可以模拟端承桩（桩单元设置如图6所示）。用户可以分别定义摩擦特性、法向变形特性、桩端承载力特性来模拟桩体。

图7 桩单元设置

为了使用户更加方便合理的模拟地下连续墙结构和周围土体的接触作用了，GTS 引入了地下连续墙接触特性助手：需要输入简的单的系数，程序会自动根据周围土体的特性定来定义接触的特性。

图8 地下连续墙接触特性助手

摩擦特性

法向变形特性

桩端承载力特性