一、WSM小组为什么要开发GeoStress？
随着技术的发展，高分辨率4D地质力学数值模型已可模拟3D应力张量及其因自然（例如板块构造，地震，侵蚀，沉积）和人为过程（例如流体注入或生产，排热、采矿）而引起的时空变化。高效且用户友好的可视化模型结果已成为模拟工作流程中最耗时的步骤。通常，在解释模型结果期间会出现三个问题，特别是应力张量分析：
- 商业有限元软件包的后处理工具中提供的可视化功能不提供标量和矢量值，例如构造应力状态，最大水平应力方向或地球科学所需的应力比率。 此外，如果不花费大量精力并在后处理代码中进行内部编程，则不可能得出相对于任意表面的法向应力和剪应力。
- 输出数据主要基于屏幕截图，因此，与其他数据的组合使用会受到限制，且图形质量在大多数情况下无法用于出版。 此外，很难访问ASCII文件中的值以进行进一步的后处理，或在数据存储库中发布和/或与其他数据组合。
- 内部插值方案几乎没有文档记录，在分析模型中先存断层的相对位移（接触面模拟）时会受到限制或效率低下。
为加快分析速度并提高模型结果分析的质量和灵活性，World Stress Map小组基于商业可视化软件Tecplot 360 EX（2019 R1版）开发了GeoStress插件。GeoStress独立于内置的有限元求解器。
Tecplot 360 EX专门用于分析和可视化来自商业有限元软件包的流体动力学代码和其他数值求解器的非结构化数据。 Tecplot 360 EX的数据加载器可以从先进的商业有限元代码（例如Abaqus或Ansys）中读取二进制文件，并为ASCII数据提供读取器。 Tecplot 360 EX允许对C或Fortran 90中的附件进行专业编程，并访问所有模型变量，网格的详细信息以及所包含的插值方案。 输出可以是ASCII，用户定义的分辨率后记的图像，矢量文件和不同输出格式的动画。 GeoStress插件专门用于分析应力张量和位移矢量，但是Tecplot 360 EX还可以处理温度场-渗流场-应力场（THM）模型的结果，并可视化温度和孔隙压力场。
二、相比GeoStress 1.0有哪些变化
尽管 GeoStress v2.0 的通用功能与图形用户界面保持原貌，但其底层技术架构已实现重大革新。新版 2.0 版本主要包含以下三项核心改进：
对外部表面与多段线的应力插值方案进行全面重构。在 GeoStress v1.0 版本中，所有应力变量皆由三维应力张量分量导出，而后再对外部表面及多段线进行插值处理；然而当涉及双极数据（如 SHmax 方位角）时，若表面一侧为 179°N 而另一侧为 1°N，传统插值方法将产生 90°N 的均值误差。新版 GeoStress v2.0 则基于应力张量的六个独立分量重新构建外部表面与多段线上的应力值，仅对三维应力张量六分量的几何特征实施插值运算。
GeoStress 附加模块 2.0 版本现已兼容 2019 年 10 月发布的 Tecplot 360 EX 2019 R1 版本，该版本可加载 Abaqus 2019 生成的 *.odb 文件。同时 Tecplot 360 EX 2019 R1 在模型结果的载入与处理速度上实现显著提升。除 64 位 Windows 版本外，我们现在还同步提供 Linux 版本的附加模块。
新增支持 Tecplot 宏命令与 PyTecplot 协同工作的函数库。该特性尤其适用于需要批量自动分析模型数据而无需启动 GeoStress 图形界面的应用场景。
此外，我们修复了 GeoStress v1.0 手册中的若干细节问题，优化了用户界面的操作逻辑。手册新增章节详细阐述了如何在 Windows 系统下通过 PyTecplot 调用 GeoStressCmd.dll 函数库，并同步提供适用于 Linux 操作系统的 libGeoStressCmd.so 版本。
三、应力有关术语
- In situ stress state
原位应力状态。原位应力是在给定点上影响岩石应力状态的所有自然应力和自然过程的总和；。 - Disturbed stress state
人为变化而干扰了的原位应力； - principal stress (S1, S2, S3)
主应力：对称应力张量始终可以转换为主应力系统（Jaeger et al.，2007）。 在得到的对角线形式中，三个剩余值是特征值，主应力方向对应于应力张量的特征向量。 根据定义，S1是最大主应力，S3是最小主应力（S1≥S2≥S3）。 - differential stress (Sd = S1 - S3)
差应力：最大和最小主应力之差 - mean stress (Sm)
这是应力张量的第一个不变量，定义为它的迹线的三分之一，即: - Sm =⅓（SXX + SYY + SZZ）=⅓（S1 + S2 + S3）
- effective stresses (S')
有效应力(S'): 总应力S减去孔隙流体压力pf。 - vertical stress (Sv)
Sv的大小是过载负荷的积分。 在较大的深度，Sv方向可能会偏离主应力方向。 - magnitude and orientation of maximum and minimum horizontal stress (SHmax, Shmin, SHazi)
SHmax和Shmin是SHmax≥Shmin的3D应力张量的2D水平部分的主应力。 它们的方向由正北向顺时针方向旋转定义。 假设SV是主应力，SHmax和Shmin也是主应力。 SHazi是SHmax在2D水平方向上的方向。 - reduced stress tensor
通常认为，在深度上，SV的方向也是主应力方向。 在这种情况下，仅需要四个应力张量分量来描述3D原位应力状态：SHmax方向以及SV，SHmax和Shmin的大小。 - stress regime
与应力有关：应力状态是主应力的相对大小的表达。 可以使用Regime Stress Ratio（RSR）将其表示为0到3之间的连续值（Simpson，1997）。 - tectonic stresses
根据Engelder（1992）的观点，构造应力是指原位应力状态中偏离特定参考应力状态（如单轴应力或岩石静压力状态）的水平分量。 这些参考应力状态指示SHmax和Shmin的大小相等。 但是，文献中的定义并不一致或不清楚。
构造应力不一定等于偏应力，偏应力是应力张量的非各向同性部分（各向同性部分是平均应力Sm）。 仅当SV是主应力并且假设参考应力状态为岩石静力学，即三个主应力的大小相等时（SHmax = Shmin = SV），这才是正确的。 - tectonic regime
与断层运动学有关：安德森（1905）定义的冲断层，正断层和走滑断层。 只有当断层在应力场中最优定向时，应力状态才与构造状态一致（Célérier，1995）。
正断层： SV > SHmax > Shmin
走滑断层：SHmax > SV > Shmin
逆断层： SHmax > Shmin > SV
