同济曙光岩土及地下工程设计与施工分析软件
一、软件概述
同济曙光岩土及地下工程设计与施工分析软件(GeoFBA2D)的研制是在完成多个纵向基金和横向应用技术研究课题的过程中自定的研究项目，旨在提供一套在岩土及地下工程领域适用性强的程序软件。本软件通过最大限度地将有限元通用平台与专业设计模块有机地结合，实现了科学研究成果与工程应用的高度集成与统一。软件主要包括岩土及地下工程的有限元施工动态模拟分析系统，及可考虑施工过程的全量和增量反演分析系统，并内嵌盾构、公路隧道等设计计算及配筋模块。软件主要用户为从事岩土及地下工程的设计、施工、科研、教学工作的相关人员，应用领域为岩土及地下工程，如新奥法、盾构法和顶管法隧道、基坑工程(平面框架，平面有限元)和边坡工程等。
GeoFBA2D主程序包含了前、后处理的所有功能，用户从建立计算模型到分析以及查看计算结果均在GeoFBA2D主程序中进行。其中前处理功能用于根据用户输入的数据建立有限元分析模型。计算程序(嵌于主程序中，不能被单独使用)用于对模型数据进行有限元分析，并输出相应的计算结果。后处理功能则用于将计算结果用直观的方式显示出来。通过使用GeoFBA2D，用户只须将设计图、材料信息、荷载、边界条件等参数以及填土、挖掘、支护等施工相关数据直接输入，就可从获得变形图、等值线、应力分布曲线及内力图等易于理解的直观结果，用户不必关心与有限元理论相关的中间处理过程。
1.1 GeoFBA2D从1998年开始研制，软件主要性能指标如下:
1.采用面向对象的编程技术和三维OpenGL绘图系统，推出集有限元前后处理、计算于一体的岩土及地下工程分析平台，特点包括:
(1)建立了统一的图形开发平台，具有较高的绘图精度和强大的CAD功能，与AutoCAD基本兼容，并有交互接口;
(2)具有有限元计算模型(包含网格、约束、荷载等边界条件)全自动生成功能;
(3)具有有限元计算数据的图形化自动生成，包括有限元模型参数的编辑、录入及存放系统;
(4)可图形显示各施工步内各种计算结果，包括位移、应力和内力图、地层与结构作用力图等;
(5)具有对象
内容
财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容
即时提示显示及量测数据分析计算比较功能。
2.具有目前国内外最先进的岩土及地下工程有限元动态分析系统:
(1)可全自动模拟岩土及地下工程整个施工过程，并有跨开挖步应力释放功能;
(2)具有用于岩土及地下工程的较为齐全的单元库、材料库;
(3)广泛适用于多种岩土及地下工程，如新奥法、盾构法和顶管法隧道、基坑工程(平面框架，平面有限元)、边坡、公路工程等。
3.具有目前国内外软件独有的可考虑施工过程的全量和增量反演分析功能，包括:
(1)施工过程模拟的全量和增量反演分析功能及反演分析过程的自动跟踪显示功能;
(2)待求岩土介质模型和参数任意选择的功能，且内嵌量测信息输入的数据管理系统;
(3)有多种优化方法可供选择，包括单纯形法、阻尼最小二乘法、遗传算法、遗传模拟退火算法和混合遗传算法。
4.内嵌盾构、公路隧道等设计计算及配筋专业模块。
1.2 与国内外同类软件(如与同济启明星、理正等主要基于规范方法开发的专业设计软件)相比，本软件有如下特色:
1 建立了统一的适合于岩土及地下结构设计与分析的图形开发平台，所有模块的开发均
在该图形平台上使用面向对象的方法进行，并具有较高的绘图精度和强大的CAD功能，性能优于国内其他同类软件。
2 理论基础为有限单元法，同时结合各种设计规范，实现了有限元计算分析与专业设计的有机结合，是一个独有的集通用有限元分析与专业设计为一体的设计、计算与施工分析的软件。
3 提供了岩土及地下工程通用的正反分析方法，适用范围较为广泛，不仅适合于各类岩土及地下工程的设计与施工分析，同时也适合于科研与教学。
1.3 对比国内外相关文献与软件，本软件的先进性与创造性体现在如下几个方面:
1本软件采用了施工过程动态数值模拟及反演分析技术，其中考虑施工过程中的全量和增量反演分析功能及反演分析过程的自动跟踪显示功能，以及考虑跨开挖步应力释放功能在国内外尚属首次;
2具有配筋计算辅助功能的地下工程设计软件，国内已有文献报道，但未涉及公路隧道、盾构隧道;
3有关基于三维OpenGL绘图系统，具有有限元网格全自动和计算数据的图形化自动生成功能以及采用面向对象的编程技术，前后处理、计算程序一体等技术内容，国内虽有报道，但涉及的均是其它领域，本软件首次将其系统、完整地运用于岩土及地下工程;
4本软件首次实现了包括有单纯形法、阻尼最小二乘法、遗传算法、遗传模拟退火算法和混合遗传算法的多种优化反演方法选择，其中遗传模拟退火算法和混合遗传算法在国内外文献中均未有报道，为本软件特有。
二、GeoFBA2D功能介绍
2.1 GeoFBA2D的界面
当第一次启动GeoFBA2D时，屏幕的最上方有菜单，最下方有状态栏，中间是绘图窗口、命令窗口及几个工具条。每个工具条上的一个图标代表了一个命令。
2.2 常用功能
2.2.1 文件操作
文件操作有以下的一些主要功能:
1 新建:用于建立一个新的数据文件
2 打开:用于打开并读入已存在的数据文件
3 关闭:用于关闭当前的数据文件
4 保存:用于重新保存已存在的文件
5 另存为:用于将当前数据保存到指定的文件中去
6 保存为图像:将当前窗口内显示的图形内容保存为BMP图像
7 导入DXF文件:用于读入AutoCAD的DXF
格式
pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载
的文件
8 导出DXF文件:将当前文件输出为AutoCAD的DXF格式文件
9 打印:提供了将当前窗口显示的内容在打印机上打印输出的功能
2.2.2 编辑操作
1 撤消:用于恢复最近几次的操作结果，通常在误操作的情况下使用
2 重复:此功能是上一命令的相反操作，用于重复上一次的操作内容
3 复制:将当前窗口的显示内容以图像的形式保存当Windows系统的剪贴板上，可用于向其它程序如Word等传递图像
4 全部选中:此功能用于将当前窗口内的所有对象标记为选中状态
5 全部取消选中:用于将当前窗口内的所有已标记为选中状态的对象恢复为未选中状态
2.2.3 查看功能
1 原始改寸:用于返回用户初始定义的坐标范围或系统默认的坐标范围
2 放大:用于将当前窗口的内容放大一倍
3 缩小:用于将当前窗口的内容缩小一倍
4 窗口放大:用于放大用户指定的窗口内容
5 动态缩放:于动态缩放当前窗口的内容。也即随着鼠标的上、下拖动，窗口内显示的内容在随时的放大或缩小
6 移动窗口:用于移动窗口内显示的内容
7 缩放至全图:用于将所有内容在当前窗口中显示出来
8 全屏幕:用于全屏显示当前窗口的内容
9 各种工具栏的开启与关闭
2.3 建模功能
2.3.1 绘图功能
绘图功能主要有以下一些方面:绘制直线、三角形、四边形、矩形、圆、圆弧、文本或根据4点产生网格等。
2.3.2 修改功能
修改功能有:删除、移动、复制、镜象、修剪、延长到边界、偏移、分割等。
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