flac3d50結構單元教程

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

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、結構單元的建模方法兩種建模方式各有各的優(yōu)點，第二種方式適合建立復雜曲線結構單元（但是要注意它不會自動建立link！！若不手動link就無任何作用）第5頁/共157頁錨索單元selcableid1beg40-1end50-2nseg42、結構單元的建模方法第6頁/共157頁建立梁單元，并顯示單元坐標系！2、結構單元的建模方法—線型結構單元起始點坐標并給定分段數(shù)目的方法；第7頁/共157頁ID號相同，共用Node，ID不同，各個ID對應的結構單元有各自獨立的node。除非設置聯(lián)系，否則即使節(jié)點位于同一位置也不會傳遞力。結構單元的顯示！GUI操作和命令操作（manual）！調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、結構單元的建模方法—線型結構單元第8頁/共157頁先建立節(jié)點再聯(lián)接成單元的方法；2、結構單元的建模方法—線型結構單元第9頁/共157頁殼單元2、結構單元的建模方法—殼型結構單元第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、結構單元的建模方法—殼型結構單元第11頁/共157頁通過附著在實體網(wǎng)格表面來生成shell單元。TheshellscanthenberepositionedifecessarybyusingtheSELnodeinitcommand2、結構單元的建模方法—殼型結構單元第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構分析。在涉及到結構單元的問題中，往往都要考慮結構與周圍的實體單元的相互作用。在結構單元的建模時要特別注意一個基本原則：一個zone至多包含一個structurenode!因此在建立線型結構單元時，要特別注意nseg變量的大小。nseg太小則會導致計算不精確，而太大就會違反結構單元建模的基本原則。2、結構單元的建模方法—注意事項第13頁/共157頁梁單元emod——彈性模量，Enu——泊松比，νxcarea——橫截面積，Axciy——梁結構y軸慣性矩,Iyxciz——梁結構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——大變形滑動標志slide_tol——大變形滑動容差ycomp——抗壓強度(力)density——密度thexp——熱膨脹系數(shù)3、結構單元的參數(shù)取值第14頁/共157頁3、結構單元的參數(shù)取值某些結構單元參數(shù)的取值要視具體情況而定，根據(jù)經驗且必要時調整參數(shù)通過試算來確定。第15頁/共157頁4、結構單元實例分析

4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個相等集中載荷4.2、簡支梁（shell單元）承受兩個相等集中載荷第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)理論公式計算得到：4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個相等集中載荷第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）承受兩個相等集中載荷如何設置結構單元的跟蹤變量！第21頁/共157頁Beam_concent_loads_Example1.34.1、簡支梁（beam單元）承受兩個相等集中載荷第22頁/共157頁撓度計算4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個相等集中載荷第23頁/共157頁剪力、彎矩計算第24頁/共157頁剪力、彎矩計算這是節(jié)點力?。?！第25頁/共157頁第26頁/共157頁梁單元局部坐標系：x軸從節(jié)點1到節(jié)點2，y軸在橫截面中4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個相等集中載荷第27頁/共157頁彎矩矢量的指向，右手法則！4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個相等集中載荷第28頁/共157頁Listselbeamnodalforces:componentsaredisplayedintermsofthebeamlocalcoordinatesystems.ThesearetheforcesexertedbythenodesonthebeamSEL.小結：梁單元的常用命令4.1、簡支梁（beam單元）承受兩個相等集中載荷historyselbeamselcid怎么找？（坐標or鼠標information？）第29頁/共157頁selSelnode命令針對所有的結構單元第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.將均布載荷轉換為等效節(jié)點力4.2、簡支梁（shell單元）承受兩個相等集中載荷第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）承受兩個相等集中載荷第33頁/共157頁4.2、簡支梁（shell單元）承受兩個相等集中載荷第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）承受兩個相等集中載荷第35頁/共157頁局部坐標系！看彎矩到底應該看哪一個？？第36頁/共157頁4.2、簡支梁（shell單元）承受兩個相等集中載荷第37頁/共157頁4.2、簡支梁（shell單元）承受兩個相等集中載荷第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、關于link兩種：Node-ZoneNode-Node第42頁/共157頁創(chuàng)建一個新的link，link的源節(jié)點為sid，而聯(lián)接目標為node或zone。Id為新link的ID號。Sid是已經存在的節(jié)點（作為源節(jié)點）的ID號，可選關鍵字target用于確定目標對象（node或zone）。默認的目標對象為zone。對于zone目標對象，如果tid沒有定義，將會使用與源節(jié)點距離在delta范圍內的非空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，就會建立link。對于node目標對象，tid就必須定義了，且兩個節(jié)點必須彼此很靠近。由delta確定。。。。如果不能確定源和目標對象，就會報錯，且該命令不會對模型產生任何作用。新link的attachment條件設置為6個自由度均為“rigid”。Side1，side2關鍵字對于確定嵌入式liner的哪個面上產生link。sel可選參數(shù)與必選參數(shù)！！第43頁/共157頁5、關于link以預應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)值模擬計算實例Beam單元基坑開挖支護以前述extrude的模型為例，進行隧道和基坑開挖支護第45頁/共157頁bulk(Pa)shear(Pa)fric(?)coh(Pa)tens(Pa)1e80.3e8351e31e3開挖區(qū)域材料力學參數(shù)計算模型幾何邊界Beam單元基坑開挖支護FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第46頁/共157頁基坑垮塌過程Beam單元基坑開挖支護FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第47頁/共157頁基坑垮塌過程Beam單元基坑開挖支護FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第48頁/共157頁基坑垮塌過程Beam單元基坑開挖支護FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第49頁/共157頁基坑垮塌過程Beam單元基坑開挖支護FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第50頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護基坑垮塌過程FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第51頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護基坑垮塌過程FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第52頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護基坑垮塌過程FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第53頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護基坑垮塌過程FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第54頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護基坑垮塌過程FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第55頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第56頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護最大不平衡力FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第57頁/共157頁Beam單元基坑開挖支護最大不平衡力FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第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接觸的表面上產生錯動滑移、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遵循以下原則：

小的表面與大的表面相連時，接觸面應建立在小的表面上；

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

接觸面單元尺寸通常應該等于或小于相連的目標面的尺寸；

使用Attach命令連接的兩個表面不應再建立接觸面。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)點的三角形單元構成，接觸面單元將三角形面積分配到各個節(jié)點中，每個接觸面節(jié)點都有一個相關的表示面積。每個四邊形區(qū)域面用兩個三角形接觸面單元來定義，然后在每個接觸面單元頂點上自動生成節(jié)點，當另外一個網(wǎng)格面與接觸面單元相連時，接觸面節(jié)點就會產生。FLAC3D中接觸面是單面的，認識這一點很重要，這點與二維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點和實體單元表面（稱為目標面）之間來建立聯(lián)系。接觸面法向方向所受到的力由目標面方位所決定。在每個時間步計算中，首先得到接觸面節(jié)點和目標面之間的絕對法向刺入量和相對剪切速度，再利用接觸面本構模型來計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)點以及節(jié)點表示面積的示意圖。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：三種建立接觸面的方法計算結果是否相同（只要接觸面有響應，肯定是相同的?。┤绻麑⒔佑|面建立在外部網(wǎng)格的內表面，然后移入小塊體，結果是否相同呢？不加接觸面跟加了接觸面，模型的響應（位移、應力）有何區(qū)別？NrangeExample-7.1unionnrange第73頁/共157頁3、切割模型的方法——實際上是分離連續(xù)網(wǎng)格（原來網(wǎng)格連續(xù)，通過共用節(jié)點（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個類組上面，若不指定第2個類組，就默認第2個類組為整個模型，邊界面為整個第1個類組的表面。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;生成的應該是一個共享面willselectfacesthatareconnectedtobothFredandGeorge.Alsonotethatfacescanbeselectedbygroupdirectly.（此外，face也可以通過group直接選中）Thefollowingkeywordscanbeusedtoaffectthebehavior產生由range定義的內部face。面上的節(jié)點復制，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軟件進行數(shù)值模擬時，主要是通過命令流來實現(xiàn)的。命令流文件一般以txt或dat格式存儲，并在命令輸入窗口、菜單欄或快捷圖標通過call命令進行調用。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)值計算一般流程建立模型通過外部導入或在FLAC3D中直接建模的方式建立計算模型。材料參數(shù)材料本構材料力學參數(shù)邊界條件及初始條件速度邊界應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，模型的建立通過關鍵詞generate來實現(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)值計算的整體模型。FLAC3D內置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，對材料參數(shù)是通過兩個命令關鍵詞來實現(xiàn)的：MODLE和PROPERTY.FLAC3D中內嵌11種本構模型：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行為，mohrmodel賦予材料塑性力學行為第102頁/共157頁1.FLAC3D基本操作方法材料參數(shù)

對于線彈性本構模型(elasticmodel),需要指定的力學參數(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).對于摩爾庫倫塑性模型(mohrmodel),需要指定的力學參數(shù)包括：體積模量和剪切模量，或楊氏模量和泊松比內摩擦角和剪脹角粘聚力抗拉強度如果上述參數(shù)沒有被指定，那么默認情況下該參數(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APPLY和FIX/FREE來施加，初始條件通過命令INITIAL來施加。在x=10的面上施加10MPa的壓應力x分量applysxx-10e6rangex10施加線性變化的應力applysyy=-20e6grad0,0,20e5rangey-20z0,10Y方向正應力按z坐標線性變化：z=10時σyy=0，z=0時，σyy=?20×106

Pa.當使用關鍵詞gradient時，應滿足如下關系式：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施加初始應力狀態(tài)

inisxx-50e6syy-40e6szz-10e6設置重力加速度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)結構deffunction-name;定義函數(shù)名

……;函數(shù)語句

end;函數(shù)結束的標志

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)與變量對于Fish函數(shù)和變量需要注意一下幾點：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；對變量賦值時，不能將當前函數(shù)的函數(shù)名放在“=”右邊，這樣會形成遞歸調用；變量和函數(shù)名是全局的；對FISH函數(shù)和變量的引用和通過如下命令來實現(xiàn)：PRINT用于查看函數(shù)和變量的數(shù)值HISTORY可對函數(shù)和變量的數(shù)值進行記錄SET可對變量進行賦值第108頁/共157頁2.Fish函數(shù)Fish函數(shù)數(shù)據(jù)類型整型：-2147483648~-2147483648浮點型：10-300~10300字符型：以(’)為分界符，常用于保存時文件名的定義指針型：表示單元和節(jié)點的存儲地址第109頁/共157頁2.Fish函數(shù)Fish函數(shù)語句選擇語句CASEOF表達式…默認語句CASEn1…表達式值為n1時的語句

CASEn2…表達式值為n2時的語句ENDCASE條件語句IF條件表達式…ENDIF注：IF語句內部可繼續(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)點遍歷基本變量zone_head和gp_head:分別表示單元和節(jié)點的頭指針z_next()和gp_next:分別表示下一個單元（節(jié)點）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)值模擬計算實例第112頁/共157頁3.FLAC3D數(shù)值模擬計算實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)值模擬計算實例第114頁/共157頁洞室模型的生成3.FLAC3D數(shù)值模擬計算實例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)值模擬計算實例第116頁/共157頁基坑開挖過程模擬體積模量剪切模量內摩擦角2.67e7Pa0.3e7Pa35?粘聚力抗拉強度初始密度3e5Pa1e3Pa2700kg/m3力學參數(shù)計算模型及監(jiān)測點布置3.FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第117頁/共157頁基坑開挖過程模擬各開挖步下最大主應力分布3.FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第118頁/共157頁基坑開挖過程模擬監(jiān)測節(jié)點位移及總體位移響應3.FLAC3D數(shù)值模擬計算實例第119頁/共157頁路基施工過程模擬幾何邊界計算模型土層名稱ρ/kg·m3c/kPa φ(?)

E/MPaν回填