RFPAD基本版培训教程课件

初级培训教程，RFPA2D-Basic基本版，主要内容，RFPA系统概述RFPA-Basic可研究的问题介绍RFPA-basic软件平台工程算例仿真演示，一、rfpa系统的这是一种基于有限元应力分析和统计损伤理论的材料破裂过程分析数值计算方法，是一种可模拟材料失稳过程的数值试验工具。 该方法的一个重要特点是考虑材料性质的不均匀性，通过不均匀性模拟非线性，通过连续介质力学方法模拟不连续介质力学问题的材料破裂过程分析新的数值分析方法。 岩石力学问题，广义上包括岩石破坏问题。 岩石之所以非线性变形，是因为岩石承受负荷时，内部不断产生微小的龟裂。 这种微小破裂的发展导致最终的宏观破裂。 通常的有限元法可以模拟演示的非线性变形，但只是宏观的“形状”，由于不模拟岩石在变形过程中微破裂的过程，所以不能“神似”。 为了解决岩石破裂过程的分析，采用有限元法、有限差分法、边界元法、离散元法等数值模拟方法，全面解决复杂的岩土工程问题，如岩石材料非线性问题、岩体中节理、裂缝等不连续面对分析计算的影响等，存在一定的缺陷。 1995年软件系统的创始人唐春安教授针对这些问题，基于有限元基本理论，提出了一种新的数值模拟方法“RFPA方法”，即真正的破裂过程分析方法，充分考虑了岩石破裂过程中的非线性、不均匀性和各向异性等特点。RFPA系统概述、RFPA方法的关键、将材料非均质性参数引入计算单元，宏观破坏是单元破坏的积累过程。 认为单元的性质是线弹脆性和脆性塑性，单元的弹型和强度等其他参数遵循正规、韦伯、均匀等分布。 单元应力达到破坏标准时发生破坏，对破坏单元实施刚性劣化处理，因此认为可以用连续介质力学方法处理物理非线性介质问题。 岩石的损伤量、声辐射与破坏单位数成正比。 二、从RFPA系统的基本原理、不均匀媒体单元的分类标准、计算速度的角度来看，单元当然是相当合适的，但大的单元不仅不能反映细节不均匀的力学性质，模型不能很好地反映工程实际，而且大的单元尺寸本身也给计算带来很大误差从计算精度的观点出发：在计算机的速度允许的情况下，不仅将单元尽可能地划分得较小，使模型更加现实，还有助于提高计算精度。 单元尺寸的区分基准：根据精度，将单元分成小的比较好吗？ 不会吧！ 破坏力学中，为了数学处理的便利性，已知将龟裂的两端假定为无限小的前端。 但是，根据这个假设，计算出的裂纹尖端处的拉伸应力是无限大的。 这意味着什么？ 只要给予任何有限，裂缝就意味着快速发展，这显然与实际情况不符。 导致这个错误结论的原因是，在现实媒体，特别是岩石媒体中，裂缝的尖端实际上有一定的尺度。 这个尺度关系到媒体的基本细节性质，我们称之为媒体的细节特征尺度。 因此，小区大小划分准则是合理的或基本合理的，只要数字模型中的小区大小能够反映或基本上反映此细节的特征度量。 通过不均匀媒体单元分割标准、单元引进、详细考虑细观单元变形、破坏个人行为积累反映宏观行为演变，提供了研究媒体变形和破裂宏观行为的新方法。基本单元是构成媒体的基本详细尺度单元，是在物理力学性质方面能够代表媒体特征的最小单元。 在岩石破裂过程分析RPFA系统中，为了充分考虑介质力学性能的不均匀性和由此不均匀性引起的变形破裂过程的复杂性，我们引入了三个特性基团，即基质基团、空气基团和接触基团。基的三种形态，基本模型中基本体的当前功能是物理介质。 其性能由岩石的构造关系来描述。 表示基于空气的模型中基本体的当前功能为虚拟主体特性。 当小室介质因拉伸应力而断裂时，形成断裂面。 破断面的物理本质，即应力的传递在此不连续或中断。 一种常规数值计算方法解决该问题的方法是分离小区中的节点或从模型中移除小区。 但是，这样的结果是模型的数学处理变得非常复杂，并且通常不适合于多裂纹(特别是多裂纹)交叉的情况。 RFPA系统中采用的裂纹处理方法是空气单元。 在基本媒体被毁坏之后，我们不从模型中移除这个单元，而是用低弹性的基本性质替换原始的基本性质，由于新的基本弹性极低，基本媒体的行为可以近似为不存在，因此不改变模型的数学结构，模型整体的特性接触底座； 冲压、剪切破坏后的元素在一定范围内维持残留强度状态。 然而，在现实的媒体中，在被破坏的媒体继续承受压力的条件下(尤其是在各个方向上)会发生所谓的压实或压实现象，所谓的压实或压实现象的力学表现不仅不会降低压实媒体的刚性，而且反而会上升。 引入了接触基础。基元三形态、三种基元在不同条件下的转化、 基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元基元，分离相，残相，弹性相，残相，接触相，基部和其特性，分离点，相变点2，相变点1，接触点，图中参数的含义3360 1类相变残馀阈值，2类相变残馀阈值，2类相变残馀阈值，最大压力应变，最大拉伸应变，极限拉伸应变，元相变前，其表示实际的健康介质，具有线弹性应力-应变特性。 在原相变后的一定范围内，代表相变后阶段的弱介质，具有残留阈值特性。 相变的基团被高度挤出后，基团就变成了压实化的介质。 如果相变的基片被拉伸、其拉伸畸变达到某个值，则基片不被视为其代表性介质，而是处理空气基片。RFPA分析过程的流程图，首先使用实体建模和网格分割、统计分布函数给出各元素的刚度和相变值等，施加载荷产生新的边界位移和载荷，形成新的刚度矩阵，弱化处理相变元素，线弹性有限元求解器计算元素节点的力和位移， 根据相变标准判断是否存在要素相变，是否需要结束加载，是否需要结束，否，实体建模，应力分析，相变分析，三，RFPA-Basic可以研究的问题RFPA-2D基本版：集成了RFPA系列软件的基本功能，可以进行岩石和混凝土等脆性材料承受载荷的变形破坏分析，其声发射模式的探测也可以进行简单的工程应用分析。 岩石材料单轴压缩的破坏过程岩石材料单轴压缩的破坏过程和声发射、四、RFPA系统平台介绍、RFPA系统介绍、I、RFPA系统计算方面的特征：阶段性挖掘产生的应力再分布对变形和破坏过程的影响，即地下开采产生的破坏通过特别提供的绘图工具和参数输入模块，可以考虑模型中模拟材料的微缺陷，还可以考虑节理、裂纹等宏缺陷。 可模拟自重破坏过程，新的RFPA2D软件系统增加了模拟地下工程开挖、地下破坏、地表塌陷、采石影响下煤岩顶塌、边坡失稳等问题的功能。 增加韦伯分布、正态分布、均匀分布等各种统计分布函数在材料特性中的嵌入，考虑材料力学参数(强度、弹性等)的不均匀分布特征，本质上可以研究岩石变形的非线性特征。 新的RFPA2D软件系统增加了对流固耦合(如水力压裂、底板突水、水工中岩石、体渗流)、气固耦合(介质气体突出)、温度应力场耦合问题的模拟分析功能。 边坡稳定性分析模块主要是强度减法和离心机法。 、RFPA系统使用方面的特点：从设计到具体实现过程，RFPA2D软件系统始终关注系统的可视化，新系统的用户界面中不出现任何与数值计算方法相关的术语，用户无需掌握特殊的数值计算方法， 只需提供与研究对象相关的几何参数和力学参数，就可以对图形执行使用几何绘图方法构建力学模型的所有操作。 用户利用内置的高性能绘图工具绘制结构的图形，在构成结构的各部分指定材料的力学参数，仅通过指定边界条件，就能进行计算分析。 代入(预处理)。 RFPA基于面向用户的对话框，将网格大小、力学参数、边界条件和加载条件等分配给实际模拟对象。 计算。 RFPA能够快速进行100，000单元以上的模型分析计算，且最大容量仅依赖于计算机的硬件性能。 在RFPA系统中，应力分析和相变分析(失效分析)是相互独立的，有限元只完成应力、应变的计算，不参与相变分析。 但是，整体结构分析、相变分析的过程已经一贯完成，无需用户介入。 显示(后处理)。 RFPA提供了一系列显示工具栏和菜单栏，用于查看模拟结果。 RFPA可实时显示中间计算结果，并及时向用户反馈计算进度。 RFPA还具有将计算结果制图的功能，可以得到更理想的后处理结果。 图形编辑。 RFPA具有将模拟结果图形放大缩小复制等编辑功能，可以直接利用windows的剪切复制、粘贴等功能，将模拟结果图形传输到MS-Word、CorelDraw等图形处理软件中进行后处理编辑读取RFPA-2D工作台:用鼠标双击桌面上的RFPA图标读取:开始菜单读取，程序RFPA:在windows资源管理器中执行RFPAstudio.exe命令： c:RFPA RFPAstudio.exe、初始工作台、新项目文档、打开现有*rfp类型文档的设计平台、RFPA模型、工作区、显示工具栏、材料属性类型、材料属性分布图状态栏、工具栏介绍(toolbar )、工具栏：快捷方式工具、基本工具栏、新建、打开的Save保存、打印、复印、Zoom缩放、全屏screen meshdivide网格分割，Boundaryconditions边界条件，Controlconditions控制条件，Runstepbystep步骤执行，Autorun自动连续执行Stoprun强制停止：，制图工具栏， Drawbymouse鼠标键盘输入切换，Materialproperty材料类型选择，Selectarea区域选择，Rectangle矩形，Circle圆， Polyline多线、Polygon任意多边形、Compositematerial复合材料、ClosedArc闭弧、Arc圆弧、Anchor支撑、复合材料强化介质粒子设置、工具栏、Shearstress剪切应力图、 Max.principalstress最大主要尝试Min.principalstress的最小主要尝试、Elastic弹性模量图、AcousticEmission声发射图、e/AE弹性和声发射图、加载阶段曲线和加载阶段曲线、AEcurve AreaAE定音放射图Multi-ElementInformation多单元信息、Slideplay幻灯片放映、Displacementvector位移矢量图、Stressvector应力矢量图、， 色调调整，色调调整：用户根据自己的研究和兴趣，单击可以调整结果图表色调的左侧颜色框，调整右侧的“Minimum”和“Maximum”按钮。 网格划分、YLength(mm )、Xlength(m):Y方向和x方向的尺寸是所研究问题的实际尺寸，单位为毫米，模型制作时需要将实际尺寸换算成毫米，单元尺寸除以单元个数。 已经阐述了Rows(Elements )、Cols(Elements):单元格的列数和行数、单元格大小的分割原则。 HeterogeneityIndex行：均质度，威布尔统计分布函数中的参数m反映岩石介质的均质性。 模拟地下工程等模型本身必须考虑重力的工程问题时，输入自重参数，注意自重单位： N/mm3。 MeanValue:是单元物理力学参数的平均值。 威布尔分布函数：强度属性设定，摩擦角(Friction ) :材料在垂直力作用下发生剪切破坏时滑动面的倾斜角(材料特定)。 拉比(C/Tratio ) :材料的抗压强度与拉伸强度之比。 残馀强度百分比(Residualstrength(% ) ) :破坏后的残馀强度与破坏前的强度之比。 剩馀泊松比率(Residualpoisson(% ) ) :破坏后泊松比率与破坏前泊松比率。 最大应变(Maximumstrain ) :极限最大应变与弹性最大应变之比(了解基本体及其特性)。 力边界条件设定、负荷模式：位移负荷、应力负荷、周压控制、自由。 加载初始步骤(Initialstep ) :应用力边界条件的开始步骤。 初始值加载(Initialvalue ) :计算循环中加载开始步骤的值(选择不同的加载方法可对应不同的加载值)。 加载增量(increment ) :两个加载步骤之间的变化量。 正值表示压力，负值表示拉伸。 加载最终值(finalgathervalue ) :用于设定加载周期方向的最终值。 载入最后步骤(Finalstep ) :设定载入的结束步骤。 另外，执行控制条件设定、网格分割命令后，将模拟区域设定为控制条