flac3d50結(jié)構(gòu)單元教程

flac3d50結(jié)構(gòu)單元教程第1頁/共157頁StructuralElement第2頁/共157頁FLAC3D結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元的類型結(jié)構(gòu)單元的建模方法結(jié)構(gòu)單元的參數(shù)取值結(jié)構(gòu)單元實(shí)例分析關(guān)于link第3頁/共157頁FLAC3D中包含六種形式的結(jié)構(gòu)單元，可以分成兩類：線型結(jié)構(gòu)單元：梁單元(beam)錨索單元(cable)樁單元(pile)殼型結(jié)構(gòu)單元：殼單元(shell)土工格柵(geogrid)襯砌單元(liner)FLAC3D中的結(jié)構(gòu)單元是巖土工程中實(shí)際結(jié)構(gòu)的一種“抽象”，即采用簡單的單元形式來模擬復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)單元由結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)(node)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件(SELs)構(gòu)成。結(jié)構(gòu)單元中的節(jié)點(diǎn)(node)可以與周圍的實(shí)體網(wǎng)格(zone)或其它結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)建立連接(link)，通過連接實(shí)現(xiàn)巖土體或結(jié)構(gòu)與其它結(jié)構(gòu)發(fā)生相互作用。注意：結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)并不是簡單地與實(shí)體網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)(gridpoint)建立聯(lián)系，也不能建立node與gridpoint之間的link1、結(jié)構(gòu)單元的類型

第4頁/共157頁梁單元selbeamid1beg40-1end50-2nseg4selnodeid=1000selnodeid=2200selnodeid=340-1selnodeid=450-2selbeamselcid=1id=1node12;selbeamselcid=2id=1node23selbeamselcid=3id=1node34樁單元selpileid1beg000end0010nseg42、結(jié)構(gòu)單元的建模方法兩種建模方式各有各的優(yōu)點(diǎn)，第二種方式適合建立復(fù)雜曲線結(jié)構(gòu)單元（但是要注意它不會(huì)自動(dòng)建立link！！若不手動(dòng)link就無任何作用）第5頁/共157頁錨索單元selcableid1beg40-1end50-2nseg42、結(jié)構(gòu)單元的建模方法第6頁/共157頁建立梁單元，并顯示單元坐標(biāo)系！2、結(jié)構(gòu)單元的建模方法—線型結(jié)構(gòu)單元起始點(diǎn)坐標(biāo)并給定分段數(shù)目的方法；第7頁/共157頁ID號(hào)相同，共用Node，ID不同，各個(gè)ID對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)單元有各自獨(dú)立的node。除非設(shè)置聯(lián)系，否則即使節(jié)點(diǎn)位于同一位置也不會(huì)傳遞力。結(jié)構(gòu)單元的顯示！GUI操作和命令操作（manual）！調(diào)整好顯示效果后可以將顯示的命令文件另存出來，以備下次使用。（最適用于幾何模型相同，參數(shù)不同的，不同工況分析的比較）2、結(jié)構(gòu)單元的建模方法—線型結(jié)構(gòu)單元第8頁/共157頁先建立節(jié)點(diǎn)再聯(lián)接成單元的方法；2、結(jié)構(gòu)單元的建模方法—線型結(jié)構(gòu)單元第9頁/共157頁殼單元2、結(jié)構(gòu)單元的建模方法—?dú)ば徒Y(jié)構(gòu)單元第10頁/共157頁defset_valsglobalptA=25.0*sin(40.0*degrad);

globalptB=25.0*cos(40.0*degrad)end@set_valsgeneratezonecylinderp0=(0.0,0.0,0.0)&p1=(@ptA,0.0,@ptB)&p2=(0.0,25.0,0.0)&p3=(0.0,0.0,25.0)&p4=(@ptA,25.0,@ptB)&p5=(0.0,25.0,25.0)&size=(1,2,2)selshellid=5rangecylinderend1=(0.0,0.0,0.0)&end2=(0.0,25.0,0.0)radius=24.5notplotaddzgplotadselgeomdeletezones;deleteallzonesselnodeinitzposadd-25.02、結(jié)構(gòu)單元的建模方法—?dú)ば徒Y(jié)構(gòu)單元第11頁/共157頁通過附著在實(shí)體網(wǎng)格表面來生成shell單元。TheshellscanthenberepositionedifecessarybyusingtheSELnodeinitcommand2、結(jié)構(gòu)單元的建模方法—?dú)ば徒Y(jié)構(gòu)單元第12頁/共157頁FLAC3D是巖土工程的專業(yè)軟件，因此一般很少用來做專門的結(jié)構(gòu)分析。在涉及到結(jié)構(gòu)單元的問題中，往往都要考慮結(jié)構(gòu)與周圍的實(shí)體單元的相互作用。在結(jié)構(gòu)單元的建模時(shí)要特別注意一個(gè)基本原則：一個(gè)zone至多包含一個(gè)structurenode!因此在建立線型結(jié)構(gòu)單元時(shí)，要特別注意nseg變量的大小。nseg太小則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算不精確，而太大就會(huì)違反結(jié)構(gòu)單元建模的基本原則。2、結(jié)構(gòu)單元的建模方法—注意事項(xiàng)第13頁/共157頁梁單元emod——彈性模量，Enu——泊松比，νxcarea——橫截面積，Axciy——梁結(jié)構(gòu)y軸慣性矩,Iyxciz——梁結(jié)構(gòu)z軸慣性矩，Ixxcij——極慣性矩，Jdensity——密度，ρpmoment——塑性矩，Mpthexp——熱膨脹系數(shù)，αtydirection——矢量Y錨索單元emod——彈性模量，Excarea——橫截面積，Agr_coh——單位長度上水泥漿粘結(jié)力cggr_fric——水泥漿的摩擦角φggr_k——單位長度上水泥漿剛度kggr_per——水泥漿外圈周長Pgslide——大變形滑動(dòng)標(biāo)志slide_tol——大變形滑動(dòng)容差ycomp——抗壓強(qiáng)度(力)density——密度thexp——熱膨脹系數(shù)3、結(jié)構(gòu)單元的參數(shù)取值第14頁/共157頁3、結(jié)構(gòu)單元的參數(shù)取值某些結(jié)構(gòu)單元參數(shù)的取值要視具體情況而定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)且必要時(shí)調(diào)整參數(shù)通過試算來確定。第15頁/共157頁4、結(jié)構(gòu)單元實(shí)例分析

4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個(gè)相等集中載荷4.2、簡支梁（shell單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第16頁/共157頁SimpleBeam–TwoEqualConcentratedLoads4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第17頁/共157頁Asimplysupportedbeamisloadedbytwoequalconcentratedloads,symmetricallyplacedasshowninFigure1.9.Theshearandmomentdiagramsforthisconfigurationarealsoshowninthefigure.Theshearforcemagnitude,V,isequaltotheappliedconcentratedload,P.Themaximummoment,Mmax,occursbetweenthetwoloadsandisequaltoPa.Themaximumdeflectionofthebeam,max,occursatthecenterandisgivenbyAISC(1980,p.2-116)as4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第18頁/共157頁載荷(N)載荷距支座的距離(m)鉸支座之間的距離(m)彈性模量(Pa)慣性矩(m^4)慣性矩(m^5)最大撓度(m)PaLEIyIzΔmax10000392.00E+112.00E-042.00E-040.006468750根據(jù)理論公式計(jì)算得到：4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第19頁/共157頁newtitle"SimpleBeam---TwoEqualConcentratedLoadsSymmetricallyPlaced";======================================================;Createthegrid,insurethatnodeswillexistatthirdpoints.selbeamid=1begin=(0,0,0)end=(3,0,0)nseg=3selbeamid=1begin=(3,0,0)end=(6,0,0)nseg=4selbeamid=1begin=(6,0,0)end=(9,0,0)nseg=3;======================================================;Assignbeampropertiesselbeamid=1propemod=2e11nu=0.30&xcarea=6e-3xcj=0.0xciy=200e-6xciz=200e-6;========================================================;Specifymodelboundaryconditions(includingappliedloads)selnodefixzxryr;restrictallnon-beammodesselnodefixyrangeid=1;selnodefixyrangeid=9;;rollersatbeamendsselnodeapplyforce=(0.0,-1e4,0.0)rangeid=2;applypointloadsselnodeapplyforce=(0.0,-1e4,0.0)rangeid=5;4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第20頁/共157頁;==========================================================;Setuphistoriesformonitoringbehavior.historyaddid=10selnodeydispid=7historyaddid=30selbeamselmomentmzend2cid=1;moment,rightofSEL-1historyaddid=31selbeamselmomentmzend1cid=2;moment,leftofSEL-2;========================================================;Bringtheproblemtoequilibriumsolveratio=1e-7saveequal-concent-loads;========================================================;Printoutbeamresponses.listselbeamforcelistselbeammomentlistselnodedisprangeid=7return4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個(gè)相等集中載荷如何設(shè)置結(jié)構(gòu)單元的跟蹤變量！第21頁/共157頁Beam_concent_loads_Example1.34.1、簡支梁（beam單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第22頁/共157頁撓度計(jì)算4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第23頁/共157頁剪力、彎矩計(jì)算第24頁/共157頁剪力、彎矩計(jì)算這是節(jié)點(diǎn)力?。。〉?5頁/共157頁第26頁/共157頁梁單元局部坐標(biāo)系：x軸從節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)2，y軸在橫截面中4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第27頁/共157頁彎矩矢量的指向，右手法則！4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第28頁/共157頁Listselbeamnodalforces:componentsaredisplayedintermsofthebeamlocalcoordinatesystems.ThesearetheforcesexertedbythenodesonthebeamSEL.小結(jié)：梁單元的常用命令4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個(gè)相等集中載荷historyselbeamselcid怎么找？（坐標(biāo)or鼠標(biāo)information？）第29頁/共157頁selSelnode命令針對(duì)所有的結(jié)構(gòu)單元第30頁/共157頁Sel

node

fixkeyword<keyword>...第31頁/共157頁newtitle"SimpleBeam(modeledusingshellSELs)"genzonebricksize12,3,1&p00,0,1.0p19,0,1.0p2000p3011.0;shell寬度為單位1（z方向上）selshellid=1crossdiagelemtype=dktrangey-0.10.1selshellid=1propiso=(2e11,0.0)thick=0.133887deletezoneselnodefixxyxryrrangex=(-0.1,0.1);supportatleftend–hinge鉸支座selnodefixyxryrrangex=(8.9,9.1);supportatrightend–roller輥軸支座selnodefixzxryr;restrictnon-beamdeformationmodesselnodeapplyforce=(0,-1667,0)rangeunionid=71id=12;outnds,leftselnodeapplyforce=(0,-3333,0)rangeunionid=46id=13;innds,leftselnodeapplyforce=(0,-1667,0)rangeunionid=79id=24;outnds,rt.selnodeapplyforce=(0,-3333,0)rangeunionid=54id=25;innds,rt.將均布載荷轉(zhuǎn)換為等效節(jié)點(diǎn)力4.2、簡支梁（shell單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第32頁/共157頁historyaddid=1unbalhistoryaddid=10selnodeydispid=19;displatcenter;moment,leftthirdhistoryaddid=20selrecoversresMxsurfX1,0,0cid=59;shear,leftthirdhistoryaddid=30selrecoversresQxsurfX1,0,0cid=59solveratio=1e-7listselnodedisprangeid=19saveshell0return4.2、簡支梁（shell單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第33頁/共157頁4.2、簡支梁（shell單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第34頁/共157頁selshellid=1elemtype=cstrangey-0.10.1;no-crossdiagselshellid=1crossdiagelemtype=dktrangey-0.10.1Crossdiagvsno-crossdiag4.2、簡支梁（shell單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第35頁/共157頁局部坐標(biāo)系！看彎矩到底應(yīng)該看哪一個(gè)？？第36頁/共157頁4.2、簡支梁（shell單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第37頁/共157頁4.2、簡支梁（shell單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第38頁/共157頁第39頁/共157頁4.2、簡支梁（shell單元）承受兩個(gè)相等集中載荷第40頁/共157頁surfXXxXyXzThesurfxvector(Xx,Xy,Xz)enablesasurfacecoordinatesystemtobegeneratedforallnodesusedbytheshell-typeSELsintheoptionalrange.Thesurfacecoordinatesystem,x'y'z',hasthefollowingproperties:(1)z'isnormaltothesurface;(2)x'istheprojectionofthegivensurfxvectorontothesurface;and(3)y'isorthogonaltox'andz'.Thez'-directionisfoundateachnodebytakingtheaveragenormaldirectionofallshell-typeSELsintherange.Ifthesurfxvectorisalignedatz'atanynode,thenprocessingstopsandanerrormessageisdisplayed.Toproceed,designateadifferentsurfxvector,orrestricttherangeofshell-typeSELsconsidered.ThesurfacecoordinatesystemcanbequeriedwiththecommandLISTselrecoversurfaceandtheFISHfunctionnd_ssys.ItcanalsobesetforanindividualnodewiththeFISHfunctionnd_ssysx.Itcanbevisualizedwiththeselgeometryplotitembysettingthesystemtypeswitchword.ThevalidityofthesurfacesystemataparticularnodecanbequeriedwiththeFISHfunctionnd_svalid.Thesurfacesystematanodeautomaticallybecomesinvalidunderthefollowingconditions:(1)large-strainupdate;or(2)creationordeletionofashell-typeSELthatusesthenode.ValiditymustbereestablishedwiththeSELrecoversurfacecommand.SelRecoverkeyword<range...>第41頁/共157頁5、關(guān)于link兩種：Node-ZoneNode-Node第42頁/共157頁創(chuàng)建一個(gè)新的link，link的源節(jié)點(diǎn)為sid，而聯(lián)接目標(biāo)為node或zone。Id為新link的ID號(hào)。Sid是已經(jīng)存在的節(jié)點(diǎn)（作為源節(jié)點(diǎn)）的ID號(hào)，可選關(guān)鍵字target用于確定目標(biāo)對(duì)象（node或zone）。默認(rèn)的目標(biāo)對(duì)象為zone。對(duì)于zone目標(biāo)對(duì)象，如果tid沒有定義，將會(huì)使用與源節(jié)點(diǎn)距離在delta范圍內(nèi)的非空zone；否則，如果tid定義了，如果該tid所指示的單元為非空zone，且該zone的邊界距離在delta之內(nèi)，就會(huì)建立link。對(duì)于node目標(biāo)對(duì)象，tid就必須定義了，且兩個(gè)節(jié)點(diǎn)必須彼此很靠近。由delta確定。。。。如果不能確定源和目標(biāo)對(duì)象，就會(huì)報(bào)錯(cuò)，且該命令不會(huì)對(duì)模型產(chǎn)生任何作用。新link的attachment條件設(shè)置為6個(gè)自由度均為“rigid”。Side1，side2關(guān)鍵字對(duì)于確定嵌入式liner的哪個(gè)面上產(chǎn)生link。sel可選參數(shù)與必選參數(shù)??！第43頁/共157頁5、關(guān)于link以預(yù)應(yīng)力錨桿的托盤模擬為例selcableid=1beg0,0,0end0,29,0nseg10selcableid=1beg0,29,0end0,35,0nseg6selcableid=1propemod2e10ytension310e3xcarea0.0004906&gr_coh1gr_k1gr_per0.0785rangecid1,10selcableid=1propemod2e10ytension310e3xcarea0.0004906&gr_coh10e5gr_k2e7rangecid11,17seldeletelinkrangeid1；這里刪除的是誰的id？Sellinkid=1001targetzonesellinkattachxdir=rigidydir=rigidzdir=rigidxrdir=rigidyrdir=rigidzrdir=rigidrangeid100selcableid=1pretension60e3rangecid1,10第44頁/共157頁FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例Beam單元基坑開挖支護(hù)以前述extrude的模型為例，進(jìn)行隧道和基坑開挖支護(hù)第45頁/共157頁bulk(Pa)shear(Pa)fric(?)coh(Pa)tens(Pa)1e80.3e8351e31e3開挖區(qū)域材料力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型幾何邊界Beam單元基坑開挖支護(hù)FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第46頁/共157頁基坑垮塌過程Beam單元基坑開挖支護(hù)FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第47頁/共157頁基坑垮塌過程Beam單元基坑開挖支護(hù)FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第48頁/共157頁基坑垮塌過程Beam單元基坑開挖支護(hù)FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第49頁/共157頁基坑垮塌過程Beam單元基坑開挖支護(hù)FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第50頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護(hù)基坑垮塌過程FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第51頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護(hù)基坑垮塌過程FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第52頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護(hù)基坑垮塌過程FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第53頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護(hù)基坑垮塌過程FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第54頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護(hù)基坑垮塌過程FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第55頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護(hù)FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第56頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護(hù)最大不平衡力FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第57頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護(hù)最大不平衡力FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第58頁/共157頁Interface第59頁/共157頁Interface-概述巖土工程中涉及到很多的接觸問題，比如擋土墻與墻后填土之間的接觸、樁與土接觸、土石壩中混凝土防滲墻與土體之間的接觸等。FLAC/FLAC3D提供了接觸面單元，可以分析一定受力條件下兩個(gè)接觸的表面上產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)滑移、分開與閉合。概述FLAC和FLAC3D中的接觸面單元可以用來模擬巖體中的節(jié)理、斷層；

地基與土體之間的接觸；

礦倉與倉儲(chǔ)物的接觸面；

相互碰撞物體之間的接觸面；

空間中的障礙邊界（即固定的不變形的邊界）條件。FLAC3D中建立接觸面單元應(yīng)遵循以下原則：

小的表面與大的表面相連時(shí)，接觸面應(yīng)建立在小的表面上；

如果兩相鄰的網(wǎng)格有不同的密度，接觸面應(yīng)建立在密度大的區(qū)域上；

接觸面單元尺寸通常應(yīng)該等于或小于相連的目標(biāo)面的尺寸；

使用Attach命令連接的兩個(gè)表面不應(yīng)再建立接觸面。第60頁/共157頁Interface-概述FLAC和FLAC3D中的接觸面采用的是無厚度接觸面單元，接觸面本構(gòu)模型采用的是庫侖剪切模型。FLAC3D中接觸面的基本理論FLAC3D中接觸面單元由一系列三節(jié)點(diǎn)的三角形單元構(gòu)成，接觸面單元將三角形面積分配到各個(gè)節(jié)點(diǎn)中，每個(gè)接觸面節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)相關(guān)的表示面積。每個(gè)四邊形區(qū)域面用兩個(gè)三角形接觸面單元來定義，然后在每個(gè)接觸面單元頂點(diǎn)上自動(dòng)生成節(jié)點(diǎn)，當(dāng)另外一個(gè)網(wǎng)格面與接觸面單元相連時(shí)，接觸面節(jié)點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生。FLAC3D中接觸面是單面的，認(rèn)識(shí)這一點(diǎn)很重要，這點(diǎn)與二維FLAC中所定義的雙面接觸面不同?？梢园呀佑|面看作“收縮帶”，可以在指定面上拉伸，從而導(dǎo)致接觸面和與之可能相連的其它任何面的相互刺入變得敏感。接觸面單元可以通過接觸面結(jié)點(diǎn)和實(shí)體單元表面（稱為目標(biāo)面）之間來建立聯(lián)系。接觸面法向方向所受到的力由目標(biāo)面方位所決定。在每個(gè)時(shí)間步計(jì)算中，首先得到接觸面節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)面之間的絕對(duì)法向刺入量和相對(duì)剪切速度，再利用接觸面本構(gòu)模型來計(jì)算法向力和切向力的大小。第61頁/共157頁Interface-概述接觸面單元、接觸面節(jié)點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn)表示面積的示意圖。第62頁/共157頁為何要分離網(wǎng)格后再“移來移去”第63頁/共157頁第64頁/共157頁1、手冊中給出的接觸面建立方法——So-called“移來移去法”genzoneradcylp0(0,0,0)p1(8,0,0)p2(0,0,-5)p3(0,8,0)&p4(8,0,-5)p5(0,8,-5)p6(8,8,0)p7(8,8,-5)&p8(.3,0,0)p9(0,.3,0)p10(.3,0,-5)p11(0,.3,-5)&size310615ratio1111.15genzoneradcylp0(0,0,-5)p1(8,0,-5)p2(0,0,-8)p3(0,8,-5)&p4(8,0,-8)p5(0,8,-8)p6(8,8,-5)p7(8,8,-8)&p8(.3,0,-5)p9(0,.3,-5)p10(.3,0,-8)p11(0,.3,-8)&size36615ratio1111.15fillgenzonereflectdd270dip90groupzoneclay;groupclay(oldcommand）第65頁/共157頁1、手冊中給出的接觸面建立方法——So-called“移來移去法”interface1facerangecylinderend1(0,0,0)end2(0,0,-5.1)radius.31&cylinderend1(0,0,0)end2(0,0,-5.1)radius.29notinterface2facerangecylinderend1(0,0,-4.9)end2(0,0,-5.1)radius.31genzonecylinderp0(0,0,6)p1(.3,0,6)p2(0,0,1)p3(0,.3,6)p4(.3,0,1)p5(0,.3,1)&size3106&;寫簡寫的時(shí)候要注意新老版本的區(qū)別genzonecylinderp0(0,0,6.1)p1(.3,0,6.1)p2(0,0,6)p3(0,.3,6.1)&p4(.3,0,6)p5(0,.3,6)&size316genzonereflectdd270dip90rangez16.1groupzonepilerangez16.1pauseinizpositionadd-6.0rangegrouppile;inizadd-6.0rangegrouppile(oldcommand）第66頁/共157頁1、手冊中給出的接觸面建立方法——So-called“移來移去法”第67頁/共157頁第68頁/共157頁第69頁/共157頁第70頁/共157頁“移來移去”法;CreateBasegenzonebricksize333&p0(0,0,0)p1(3,0,0)p2(0,3,0)p3(0,0,1.5)&p4(3,3,0)p5(0,3,1.5)p6(3,0,4.5)p7(3,3,4.5)groupzoneBase;CreateTop-1unithighforinitialspacinggenzonebricksize333&p0(0,0,2.5)p1(3,0,5.5)p2(0,3,2.5)p3(0,0,7)&p4(3,3,5.5)p5(0,3,7)p6(3,0,7)p7(3,3,7)groupzoneToprangegroupBasenot;;Createinterfaceelementsonthetopsurfaceofthebaseinterface1facerangeplanenorm(-1,0,1)origin(1.5,1.5,3)dist0.1;Lowertoptocompletegeometryinizposadd-1.0rangegroupTop第71頁/共157頁2、接觸面建立方法——So-called“倒來倒去法”我們最終的目的就是在中心小塊體與外圍網(wǎng)格之間建立接觸面。分開建立網(wǎng)格建立inner網(wǎng)格及其表面的Interface導(dǎo)入外圍mesh賦予材料屬性，測試接觸面是否發(fā)生了作用。第72頁/共157頁小練習(xí)：三種建立接觸面的方法計(jì)算結(jié)果是否相同（只要接觸面有響應(yīng)，肯定是相同的！）如果將接觸面建立在外部網(wǎng)格的內(nèi)表面，然后移入小塊體，結(jié)果是否相同呢？不加接觸面跟加了接觸面，模型的響應(yīng)（位移、應(yīng)力）有何區(qū)別？NrangeExample-7.1unionnrange第73頁/共157頁3、切割模型的方法——實(shí)際上是分離連續(xù)網(wǎng)格（原來網(wǎng)格連續(xù)，通過共用節(jié)點(diǎn)（GridPoint）傳遞力，分離后通過接觸面來傳遞。genzonebricksize333groupzoneinnerrangex12y12z23groupzoneoutrangegroupinnernotgenerateseparatefacegroupaarangegroupinnergroupout

;verydifferentfromoldversioninterface1wrapfirstgroupinner;secondgroupout

;interface1permeabilityoninterface1maxedge0.5第74頁/共157頁Wrapfirst

keyword...secondkeyword...Interfaceelementsarecreatedonallzonefacesbelongingtotherangespecifiedafterthekeywordfirst.Thetokensfollowingfirstarearangedescriptorasthoughnormallyusedfollowingarangekeyword.Optionally,asecondrangemaybegivenfollowingthesecondkeyword.Interfaceelementsarecreatedalongthezoneboundarybetweenthefirstandsecondranges.

Ifnosecondrangeisgiven,thedefaultsecondrangeistheentiremodel,indicatingthattheentireboundaryoffirstrangewillbeused.Notethatforaninterfaceelementtobecreated,anexactmatchmustexistbetweengridpointsinspaceoneithersideoftheboundary,althoughthefacesthemselvesdonothavetomatchexactly.Toseparateonegroupfromanother,seetheGENERATEseparatecommand.Forexample,thefollowingcommandwouldfindthetwinnedfacesbetweengroup"rock"andgroup"soil,"andputinterfaceelementsonthe"rock"faces.Oerface1wrapfirstgrouprocksecondgroupsoilrangex50.075.0接觸面建立在第1個(gè)類組上面，若不指定第2個(gè)類組，就默認(rèn)第2個(gè)類組為整個(gè)模型，邊界面為整個(gè)第1個(gè)類組的表面。第75頁/共157頁Generate

SeparateZonesseparate

face

keyword<range...>separates(unmerges)theinternalfacesspecifiedbytherange.Thegridpointsofthefaceareduplicated,andanewsurfacefaceiscreated.Newfacesandgridpointsgetcopiesofallgroupandextravariableassignmentsbelongingtotheoriginalfaceandgridpoint.Notethatfacesmayberestrictedbygivingtwogrouprangeelements,thereforeindicatingthatthefacemustbeonthesurfaceofthefirstandthesecondgroup.Forinstance,if"Fred"and"George"aregroupnamesassignedtozones,thenrangegroupFredgroupGeorge;生成的應(yīng)該是一個(gè)共享面willselectfacesthatareconnectedtobothFredandGeorge.Alsonotethatfacescanbeselectedbygroupdirectly.（此外，face也可以通過group直接選中）Thefollowingkeywordscanbeusedtoaffectthebehavior產(chǎn)生由range定義的內(nèi)部face。面上的節(jié)點(diǎn)復(fù)制，并創(chuàng)建新的表面。第76頁/共157頁Thefollowingkeywordscanbeusedtoaffectthebehavior.ClearattachBydefault,anerroroccursifanygridpointthathasanattachconditionassociatedwithitisfoundamongthosetobeseparated.However,iftheclearattachkeywordissupplied,thentheseparationofgridpointswilloccurregardless.Inaddition,FLAC3Dwillremoveanyattachconditionsconnectedtogridpointsaffected.Groupname<slots><add>Newlycreatedfaceswillbeassignedthegroupnamenameinthespecifiedslot.Thedefaultslotis1.Ifaddisspecified,thenamewillbeaddedtothefirstavailableslot.FLAC3Ddetermineswhichfacewillbenewandwhichonewillbeoldbyusingtheoriginkeyword.originxyzspecifiesalocationinspaceusedtodeterminenewversusoldfaceassignments.Ifthevectorfromtheorigintothefacecentroidisinthesamedirectionastheoutwardfacenormal,itistheoldface.Ifitisintheoppositedirection,thenitisnew,andthegroupnamespecifiedisassigned.Bydefault,theoriginis(0,0,0).如果從origin指向面中心的向量與面的外法線方向相同，那么就作為old面。第77頁/共157頁檢驗(yàn)是否分離開了網(wǎng)格并形成了接觸面？？第78頁/共157頁新版本中的Facegroup法;selectasregionaljoiningBaseandTopgroupfaceInterfaceinternalrangegroupBasegroupTop;SeparateInterfacefaces,callingthenewwlycreatedfacesNewFacesgenseparatefaceorigin(0,0,0)groupNewFacesrangegroupInterface;;Createinterfaceelementsonthetopsurfaceofthebaseinterface1facerangegroupInterface第79頁/共157頁第80頁/共157頁實(shí)例——BinFlowSlip;AssigngroupnamestofacesthatwillbecomeinterfacesgroupfaceInt1internalrangegroupMaterialgroupBin...planeorig(0,0,0)normal(1,-1,0)abovegroupfaceInt2internalrangegroupMaterialgroupBin...planeorig(0,0,0)normal(1,-1,0)below;Separatethosefaces,givingnewlycreatedsurfacefacesanewgroupnamegenseparatefaceorigin(0,0,0)groupNewFacesrangegroupInt1orInt2;CreatedinterfacesonInt1andInt2facesinterface1facerangegroupInt1interface2facerangegroupInt2;Subdivideinterfaceelementsalittleforbettercontactdetectionint1maxedge0.55int2maxedge0.55第81頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法第82頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法軟件界面FLAC3D5.00軟件界面第83頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法軟件界面FLAC3D5.00軟件界面第84頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法命令流操作方法newgenzonebricksize666在利用FLAC3D軟件進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，主要是通過命令流來實(shí)現(xiàn)的。命令流文件一般以txt或dat格式存儲(chǔ)，并在命令輸入窗口、菜單欄或快捷圖標(biāo)通過call命令進(jìn)行調(diào)用。FLAC3D命令流文件需要遵循一定的格式和語法要求，在滿足這些要求的前提下，命令流文件的編寫又是十分自由靈活的，可根據(jù)用戶個(gè)人的需求自由編寫。第85頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法數(shù)值計(jì)算一般流程建立模型通過外部導(dǎo)入或在FLAC3D中直接建模的方式建立計(jì)算模型。材料參數(shù)材料本構(gòu)材料力學(xué)參數(shù)邊界條件及初始條件速度邊界應(yīng)力邊界水頭邊界材料參數(shù)建立模型邊界條件及初始條件求解計(jì)算第86頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法建立模型在FLAC3D中，模型的建立通過關(guān)鍵詞generate來實(shí)現(xiàn)，其基本格式為：genkeywords1keywords2keywords3…Forexample:

genzonebricksize666p0000p1600p2060…p3006p4660p5066…p6606p7006…(ratio111)(dim222)(fill)第87頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法建立模型FLAC3D建模的基本思路為“堆積木”，即首先建立各種形狀的網(wǎng)格單元，最后將建立的網(wǎng)格單元組合在一起，生成可用于數(shù)值計(jì)算的整體模型。FLAC3D內(nèi)置13種不同形狀的網(wǎng)格，包括brick(磚形),cshell(圓柱狀殼網(wǎng)格),cylinder(圓柱狀網(wǎng)格),

cylint(圓柱狀交叉網(wǎng)格),dbrick(退化磚形網(wǎng)格),pyramid(錐形網(wǎng)格),radbrick(磚形輻射網(wǎng)格),radcylinder(圓柱狀輻射網(wǎng)格),radtunnel(平行六邊形狀輻射網(wǎng)格),retrahedron(輻射網(wǎng)格),tunint(磚形交叉網(wǎng)格),uwedge(均勻楔形網(wǎng)格),wedge(楔形網(wǎng)格).第88頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法網(wǎng)格形狀第89頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法brickgenzonebricksize688plotzone第90頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法dbrickgenzonedbricksize666p0000p1600p2060…p3006p4660p5066p6606plotzone第91頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法wedgegenzonewedgesize668p0000p1600p2060p3006plotzone第92頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法uwedgegenzoneuwedgesize666p0000p1600p2060p3006plotzone第93頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法

pyramidgenzonepyramidsize666p0000p1600p2060…p3006p4660plotzone第94頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法

tetrahedrongenzonetetrahedronsize666p0000p1600p2060…p3006plotzone第95頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法

cylindergenzonecylsize6410p0000p1600p2060p3006plotzone第96頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法

radbrickgenzoneradbricksize3336p0000p1600p2060…p3006dim242ratio1111.2(fill)plotzone第97頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法

radcylindergenzoneradcylindersize66612…p0000p1600p2060p3006dim2222…ratio1111.2(fill)plotzone第98頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法通過對(duì)稱生成網(wǎng)格genzoneradbrick...p0(0,0,0)p1(10,0,0)p2(0,10,0)p3(0,0,10)...size3,5,5,7...ratio1,1,1,1.5...dim142fillgenzonereflectdip0dd90genzonereflectdip90dd90plotzone第99頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法生成漸變網(wǎng)格genzonebricksize101010p0000&p1900p2090p3009rat第100頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法分組(group)genzonebricksize101010group1rangez01group2rangez12x28saves1modelnullrangegroup2第101頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法材料參數(shù)

在FLAC3D中，對(duì)材料參數(shù)是通過兩個(gè)命令關(guān)鍵詞來實(shí)現(xiàn)的：MODLE和PROPERTY.FLAC3D中內(nèi)嵌11種本構(gòu)模型：nullmodel空模型elastic,isotropicmodel各向同性線彈性模型Mohr-Coulombmodel

摩爾庫倫模型Hoek-Brownmodel霍克布朗模型Druck-Pragermodel德魯克普拉格模型nullmodel常被用于開挖過程的模擬，elasticmodel賦予材料的線彈性力學(xué)行為，mohrmodel賦予材料塑性力學(xué)行為第102頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法材料參數(shù)

對(duì)于線彈性本構(gòu)模型(elasticmodel),需要指定的力學(xué)參數(shù)包括體積模量(bulk)和剪切模量(shear)，或者楊氏模量(young)和泊松比(poisson).對(duì)于摩爾庫倫塑性模型(mohrmodel),需要指定的力學(xué)參數(shù)包括：體積模量和剪切模量，或楊氏模量和泊松比內(nèi)摩擦角和剪脹角粘聚力抗拉強(qiáng)度如果上述參數(shù)沒有被指定，那么默認(rèn)情況下該參數(shù)為0.第103頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法邊界條件邊界條件通常通過命令A(yù)PPLY和FIX/FREE來施加，初始條件通過命令I(lǐng)NITIAL來施加。在x=10的面上施加10MPa的壓應(yīng)力x分量applysxx-10e6rangex10施加線性變化的應(yīng)力applysyy=-20e6grad0,0,20e5rangey-20z0,10Y方向正應(yīng)力按z坐標(biāo)線性變化：z=10時(shí)σyy=0，z=0時(shí)，σyy=?20×106

Pa.當(dāng)使用關(guān)鍵詞gradient時(shí)，應(yīng)滿足如下關(guān)系式：S=S(o)+gxx+gyy+gzz第104頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法邊界條件法向速度約束

fixxrangex0固定約束fixxyzrangex0施加初始應(yīng)力狀態(tài)

inisxx-50e6syy-40e6szz-10e6設(shè)置重力加速度setgrav00-9.81第105頁/共157頁2FISH函數(shù)介紹第106頁/共157頁2.Fish函數(shù)Fish函數(shù)結(jié)構(gòu)deffunction-name;定義函數(shù)名

……;函數(shù)語句

end;函數(shù)結(jié)束的標(biāo)志

Fish函數(shù)舉例

deffunc

b=10a=b+10

end

@func

print@a第107頁/共157頁2.Fish函數(shù)Fish函數(shù)與變量對(duì)于Fish函數(shù)和變量需要注意一下幾點(diǎn)：函數(shù)和變量的賦值遵循數(shù)據(jù)類型的法則；變量和函數(shù)名的命名規(guī)則不能以數(shù)字開頭，不能含有中文，不能含有下列字符：.,*/+-^=<>#()[]@;‘’“”變量和函數(shù)名不能與FLAC3D,FISH保留字相沖突；對(duì)變量賦值時(shí)，不能將當(dāng)前函數(shù)的函數(shù)名放在“=”右邊，這樣會(huì)形成遞歸調(diào)用；變量和函數(shù)名是全局的；對(duì)FISH函數(shù)和變量的引用和通過如下命令來實(shí)現(xiàn)：PRINT用于查看函數(shù)和變量的數(shù)值HISTORY可對(duì)函數(shù)和變量的數(shù)值進(jìn)行記錄SET可對(duì)變量進(jìn)行賦值第108頁/共157頁2.Fish函數(shù)Fish函數(shù)數(shù)據(jù)類型整型：-2147483648~-2147483648浮點(diǎn)型：10-300~10300字符型：以(’)為分界符，常用于保存時(shí)文件名的定義指針型：表示單元和節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)地址第109頁/共157頁2.Fish函數(shù)Fish函數(shù)語句選擇語句CASEOF表達(dá)式…默認(rèn)語句CASEn1…表達(dá)式值為n1時(shí)的語句

CASEn2…表達(dá)式值為n2時(shí)的語句ENDCASE條件語句IF條件表達(dá)式…ENDIF注：IF語句內(nèi)部可繼續(xù)嵌套條件語句循環(huán)語句LOOPvar(exp1,exp2)…ENDLOOP或LOOPWHILE條件表達(dá)式…ENDLOOP命令語句COMMAND…ENDCOMMAND第110頁/共157頁2.Fish函數(shù)單元遍歷和節(jié)點(diǎn)遍歷基本變量zone_head和gp_head:分別表示單元和節(jié)點(diǎn)的頭指針z_next()和gp_next:分別表示下一個(gè)單元（節(jié)點(diǎn)）單元遍歷程序框架：p_z=zone_headloopwhilep_z#null;語句p_z=z_next(p_z)endloop節(jié)點(diǎn)遍歷程序框架：p_gp=gp_headloopwhilep_z#null;語句p_gp=z_next(p_gp)endloop第111頁/共157頁3FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第112頁/共157頁3.FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例洞室模型的生成基坑開挖過程模擬路基施工過程模擬荷載引起地基土體的超孔隙水壓力模擬邊坡安全系數(shù)求解隧道開挖及支護(hù)模擬礦體開挖回填模擬具有自由水面的穩(wěn)定流第113頁/共157頁洞室模型的生成3.FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第114頁/共157頁洞室模型的生成3.FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例genzoneradcylindersize5202015p000615p1add3000p2add0500...p3add0030p4add30500p5add05030...

p6add30030p7add305030...

dim10101010ratio1111.25group1genzonebricksize152015p0100600p1add200-25p2add0500...p3add0015p4add2050-25p5add05015...p6add20015p7add205015...

ratio1.2511group2genzonebricksize202015p000575p1add3000p2add0500...p3add0025p4add30500p5add05025...p6add10025p7add105025...

ratio110.8group3genzonereflectorig000norm100第115頁/共157頁洞室模型的生成3.FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第116頁/共157頁基坑開挖過程模擬體積模量剪切模量內(nèi)摩擦角2.67e7Pa0.3e7Pa35?粘聚力抗拉強(qiáng)度初始密度3e5Pa1e3Pa2700kg/m3力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型及監(jiān)測點(diǎn)布置3.FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第117頁/共157頁基坑開挖過程模擬各開挖步下最大主應(yīng)力分布3.FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第118頁/共157頁基坑開挖過程模擬監(jiān)測節(jié)點(diǎn)位移及總體位移響應(yīng)3.FLAC3D數(shù)值模擬計(jì)算實(shí)例第119頁/共157頁路基施工過程模擬幾何邊界計(jì)算模型土層名稱ρ/kg·m3c/kPa φ(?)

E/MPaν回填