ZSoil是一款基于Windows的有限元软件，自1985年起为地质技术专业人士提供服务。它集多种模拟功能于一身，包括土壤和岩石力学、地上及地下结构、开挖、土-结构相互作用以及包括动力学、热和湿气迁移分析在内的地下水流合一的数值模拟。支持Windows 10与11操作系统的ZSoil，已经在全球得到数千次的安装应用。

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ZSoil作为第一个提供统一方法以涵盖土木基础和地质技术工程中遇到的大多数自然过程的综合编码软件，能够处理包括稳定性、固结、蠕变和地下水流、开挖和土-结构互动等问题。全球范围内，ZSoil已成功应用于许多典型工程问题的解决，包括基础和土建设施建设、隧道、地下储存设施、地铁站、矿业、公路、铁路的切填、水坝、临时和终极支撑结构、水岸以及具有复杂开挖序列的挖掘系统、水工结构和建筑物。

ZSoil是一款持续升级的地质技术、基础设施和地下水流工程软件，基于有限元方法开发，运行于MS-Windows环境。该程序在法医分析和设计研究中取得了巨大成功，涵盖了现实世界案例研究中可能遇到的所有场景。ZSoil始创于1982年的Zace Services Ltd，最新版本是由在瑞士联邦理工学院（EPFL）、加州大学伯克利分校和加州理工学院有研究经验的A.Truty、K.Podles和Th.Zimmermann领衔的团队开发的。

Nonlinear FE analyses offering 非线性有限元分析提供单相和两相分析：

  •  平面应变
  •  轴对称
  • 3D

包括基于 Bishop 有效应力原理的部分饱和，以及下面列出的算法选项的任意组合。

初始状态。自动评估初始应力条件，包括稳态流动：重力和初始应力的结合允许自动再现最复杂的初始状态条件，包括现有结构。

极限载荷和变形分析。对典型的岩土工程和结构边界值问题（如开挖、地基、施工、隧道等）进行应力或应变模拟。

稳定性分析。通过 TAN（PHI）-C 降低和应力水平算法，可以可靠地评估最一般问题几何形状的安全系数和失效面。比通常的滑动表面方法更简单、更通用。

可以分析与局部材料特性或接触面等特征相关的安全性。

 结构元素

  • 桁架（弹性或弹塑性）
  • 锚栓（弹性或弹塑性锚固段）
  • 梁（弹性）或复合梁（芯材+钢筋），每个单元有 2 或 5 个高斯点，分别采用位移和柔韧性公式（基于位移的公式与界面兼容并适用于地下结构，基于柔韧性的公式适用于地上结构 - 每个结构构件一个有限单元）
  • 钉子（具有极限抗剪切强度的嵌入梁）
  • 桩（带库仑摩擦界面的嵌入式梁），分别用于大网格和细网格的局部和非局部方法
  • 肌腱（预张力或后张拉电缆）
  • 膜（弹性或弹塑性）
  • 薄壳（弹性或非线性复合材料）
  • 厚壳（弹性或非线性复合材料）

预应力条件（通常用于锚杆、支柱、肌腱）

施加的应力或应变条件（例如，考虑支柱热膨胀的设计）

开挖和施工阶段的模拟，挖方和回填施工的填充模拟，结合任何一系列的驱动因素，允许移除或添加施工部件、荷载、边界条件等，卸载控制能力，以模拟二维三维效果。持续的安全评估。

实变、体积和偏斜蠕变和膨胀（时间依赖性过程）。

流动，稳定或瞬态，完全或部分饱和，具有随时间变化的边界条件;完全任意的流动条件，包括自由表面、渗流面，以及雨水流入、不透水区，耦合或不耦合固体变形，可以很容易地解释。

热/或水分迁移分析：瞬态热/或水分迁移分析可以作为预处理进行，以便定义温度时间历史，以便在以后的机械分析中考虑。

结构的动态时间积分和推移分析，包括土壤结构相互作用。

Skyline（效率高达 10'000 个元素）或稀疏求解器，对称刚度矩阵测试了超过 1'500 000 自由度，对非对称刚度矩阵测试了 1'000 000 自由度。

连续统的本构模型包括：

  •  弹性的
  • 结构弹性 （Continuum for Structures）
  •  莫尔-库仑
  • 硬化土壤，包括小应变配方（HS-Brick）
  • Hoek-Brown，原始和先进的配方，包括硬化和软化机制
  • 用于对叶状岩石进行建模的多层压板
  •  德鲁克-普拉格
  •  改良凸轮粘土
  •  瓶盖型号
  • 液化致密化模型
  • Menétrey-Willam 用于简化具体行为
  • 损伤-塑性混凝土模型（带防火延伸），用于混凝土行为的高级表示

以及一个虚拟实验室，以帮助用户进行土壤数据准备。

 数据准备

  • CAD 协助：从 DXF 和 Rhino 格式导入几何图形
  • 模型准备过程中灵活且不受约束的工作流程
  • 创建基于钻孔和克里金插值的地质模型
  • 从现有模型（材料、钻孔、几何形状等）导入数据
  • 从附属模型组装最终模型的可能性（面向团队的工作流程）

 结果分析

  • 后处理器能够以彩色图、图表、时间历史记录的形式对计算变量进行全面检查
  •  信封图
  • 数据导出到 CSV 文件
  • 用于自定义数据分析和报告的 Python SDK
  • 将结果导出到 Paraview 以供替代查看

ZSOIL仅使用线性元件，增强（BBAR，增强菌株，稳定配方）来克服锁定现象。有限元包括：桁架、电缆、梁、膜、薄壳、厚壳和单相和两相介质的连续体。

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