What is FssiCAS?

FssiCAS软件是由中国科学院武汉岩土力学研究所叶剑红研究员及其团队在近10年自主研发，专门用于研究波浪/地震-海洋结构物-海床地基相互作用，评价海洋结构物在波浪、地震作用下安全稳定性的一款数值仿真计算软件，可以为我国近海结构物（防波堤、海底管线、采油平台、近海风机等）的设计、后期维护、以及风浪、地震稳定性评价提供技术支持。

What is FssiCAS based?

FssiCAS软件可以采用体积平均雷诺数平均纳维尔-斯托克斯方程（VARANS）作为波浪动力的控制方程，采用Biot动态方程作为结构物和其海床地基的动力响应控制方程，并且采用自主研发的单向或者双向耦合算法将两个物理控制方程耦合为一个整体，用以研究波浪冲击下海洋结构物及其海床地基的动力响应，以及研究海洋结构物及其海床地基在地震波冲击下的动力响应，并评价其安全稳定性。目前，FssiCAS中的流体动力学求解器借助国际上广泛使用的OpenFOAM, Fluent, Reef3D和DualSPHysics四款软件计算平台实现。

FssiCAS软件经过了一系列的解析解、波浪水槽试验的验证，具有极高的可信度。FssiCAS软件具有自主知识产权，是目前国际上能够考虑复杂水动力条件，复杂几何边界、土的复杂本构模型的同类软件中最为先进的计算软件。目前相关的研究成果已经在海洋、海岸工程领域国际顶尖、知名SCI检索期刊发表论文近30篇，被引用1000多次（基于Google Scholar数据库）。

What can FssiCAS do?

FssiCAS软件的主要功能包括：

（1）研究波浪/地震—近海结构物（包括防波堤、港口码头、海底管线、近海风机、海洋平台等）—海床地基相互作用过程。

（2）密实/欠密实海床地基在波浪/地震作用下的动态响应、液化大变形，以及评价海洋结构物的安全稳定性。

（3）传统岩土工程中的涉及流-固耦合的各种工程问题，如基坑开挖变形，边坡渗流与变形，结构物地震动力响应分析和地基液化，隧道/洞室变形等。

Main Characteristics of FssiCAS

FssiCAS软件具有9个主要特征：

（1）拥有较完善的有限元单元类型：不仅拥有一阶精度和二阶精度的二维、三维实体单元，还有二维、三维杆单元、梁单元、板壳单元、弹簧单元、锚杆/锚索单元和粘性吸收边界单元。FssiCAS软件目前暂不提供网格剖分功能，但提供了导入第三方网格剖分软件GID，ABAQUS所生成的网格文件。

（2）拥有种类众多的材料本构模型：内置了弹性，通用弹性，摩尔-库仑模型，D-P模型，Mises模型，Tresca模型，剑桥模型，修正剑桥模型，Pastor-Zienkcisz III模型等。

（3）拥有材料本构模型的二次开发功能：允许用户自定义最多5种材料的本构模型，极大提高了软件的使用范围。

（4）拥有施加边界条件的二次开发功能：允许用户自定义最多5个随时间、空间复杂变化的边界条件。

（5）高效的CPU并行计算功能：实现了基于OpenMP的CPU并行计算，大幅度提高了计算效率。

（6）高效的CPU-GPU联合并行计算功能：实现了基于OpenMP和CUDA架构的CPU-GPU联合并行计算，计算效率得到了进一步的提升。

（7）较为完善的、友好、高效的前后处理用户操作界面；用户易于学习，上手快。

（8）具有能够在Windows和Linux两种系统上执行使用的能力，满足不同类型用户的需求。

（9）拥有隐式求解和显式求解两种分析模式，满足不同类型的工程问题的求解需求。

Superiorities of FssiCAS

FssiCAS软件与岩土工程领域中常用的ABAQUS、FLAC 3D相比，具有某些非常独特的优势：

（1）具有采用单向或双向耦合的方式研究波浪-海洋结构物-海床地基相互作用，评价海洋结构物在波浪冲击下的安全稳定性的功能。

（2）在计算海床地基地震动力响应时可直接计算出孔隙水压力值和累积上升，海床土软化、液化的过程。而ABAQUS在施加地震加速度波时，不能考虑孔隙水的存在，难以可靠应用于海洋结构物及其海床地基的地震响应分析。

（3）具有较为高效的并行计算能力。测试表明当单元数小于25万时，计算效率优于ABAQUS软件。相比FLAC3D软件基于有限差分方法，FssiCAS软件所采用的有限元方法天然具有更高的计算精度和计算效率。

Who can use FssiCAS？

FssiCAS软件可以帮助高等院校、科研院所的科研人员 以及相关设计、勘察院及公司的设计、勘察工程师等人员进行物理机制研究，海洋结构物的设计、稳定性评价等工作。