FLACD培训学习课程

1、1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法第1页/共76页第一页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p软件界面FLAC3D5.00 软件界面第2页/共76页第二页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p软件界面FLAC3D5.00 软件界面第3页/共76页第三页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p命令流操作方法newgen zone brick size 6 6 6在利用FLAC3D软件进行数值模拟时，主要是通过命令流来实现的。命令流文件一般以txt或dat格式存储，并在命令

2、输入窗口、菜单栏或快捷图标通过call命令进行调用。FLAC3D命令流文件需要遵循一定的格式和语法要求，在满足这些要求的前提下，命令流文件的编写又是十分自由灵活的，可根据用户个人的需求自由编写。第4页/共76页第四页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p数值计算一般流程u建立模型通过外部导入或在FLAC3D中直接建模的方式建立计算模型。u材料参数材料本构材料力学参数u边界条件及初始条件速度边界应力边界水头边界求解计算求解计算边界条件及初始条件建立模型材料参数第5页/共76页第五页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p建立模型p在FLAC3D中，模型的建立通

3、过关键词generate来实现，其基本格式为： gen keywords1 keywords2 keywords3 For example: gen zone brick size 6 6 6 p0 0 0 0 p1 6 0 0 p2 0 6 0 p3 0 0 6 p4 6 6 0 p5 0 6 6 p6 6 0 6 p7 0 0 6 (ratio 1 1 1 ) (dim 2 2 2) (fill)1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法第6页/共76页第六页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p建立模型FLAC3D建模的基本思路为“堆积木”，即首先

4、建立各种形状的网格单元，最后将建立的网格单元组合在一起，生成可用于数值计算的整体模型。FLAC3D内置13种不同形状的网格，包括brick(砖形), cshell(圆柱状壳网格), cylinder(圆柱状网格), cylint(圆柱状交叉网格), dbrick(退化砖形网格), pyramid(锥形网格), radbrick(砖形辐射网格), radcylinder(圆柱状辐射网格), radtunnel(平行六边形状辐射网格), retrahedron(辐射网格), tunint(砖形交叉网格), uwedge(均匀楔形网格), wedge(楔形网格).第7页/共76页第七页，编辑于星期五

5、：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p网格形状第8页/共76页第八页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p brickgen zone brick size 6 8 8plot zone第9页/共76页第九页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p dbrickgen zone dbrick size 6 6 6 p0 0 0 0 p1 6 0 0 p2 0 6 0 p3 0 0 6 p4 6 6 0 p5 0 6 6 p6 6 0 6plot zone第10页/共76页第十页，编辑于星期五

6、：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p wedgegen zone wedge size 6 6 8 p0 0 0 0 p1 6 0 0 p2 0 6 0 p3 0 0 6plot zone第11页/共76页第十一页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p uwedgegen zone uwedge size 6 6 6 p0 0 0 0 p1 6 0 0 p2 0 6 0 p3 0 0 6plot zone第12页/共76页第十二页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p pyramidge

7、n zone pyramid size 6 6 6 p0 0 0 0 p1 6 0 0 p2 0 6 0 p3 0 0 6 p4 6 6 0plot zone第13页/共76页第十三页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p tetrahedrongen zone tetrahedron size 6 6 6 p0 0 0 0 p1 6 0 0 p2 0 6 0 p3 0 0 6 plot zone第14页/共76页第十四页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p cylindergen zone cyl size 6

8、 4 10 p0 0 0 0 p1 6 0 0 p2 0 6 0 p3 0 0 6plot zone第15页/共76页第十五页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p radbrickgen zone radbrick size 3 3 3 6 p0 0 0 0 p1 6 0 0 p2 0 6 0 p3 0 0 6 dim 2 4 2 ratio 1 1 1 1.2 (fill)plot zone第16页/共76页第十六页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p radcylindergen zone radcylin

9、der size 6 6 6 12 p0 0 0 0 p1 6 0 0 p2 0 6 0 p3 0 0 6 dim 2 2 2 2 ratio 1 1 1 1.2 (fill)plot zone第17页/共76页第十七页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p通过对称生成网格gen zone radbrick .p0 (0,0,0) p1 (10,0,0) p2 (0,10,0) p3 (0,0,10) .size 3,5,5,7 .ratio 1,1,1,1.5 .dim 1 4 2 fillgen zone reflect dip 0 dd 90gen

10、 zone reflect dip 90 dd 90plot zone第18页/共76页第十八页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p生成渐变网格gen zone brick size 10 10 10 p0 0 0 0 &p1 9 0 0 p2 0 9 0 p3 0 0 9 rat 0.8 0.8 0.8第19页/共76页第十九页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p分组(group)gen zone brick size 10 10 10group 1 range z 0 1group 2 range

11、z 1 2 x 2 8save s1model null range group 2第20页/共76页第二十页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p材料参数 在FLAC3D中，对材料参数是通过两个命令关键词来实现的：MODLE和PROPERTY.FLAC3D中内嵌11种本构模型：null model 空模型 elastic, isotropic model 各向同性线弹性模型Mohr-Coulomb model 摩尔库伦模型 Hoek-Brown model 霍克布朗模型 Druck-Prager model 德鲁克普拉格模型null model常被用于

12、开挖过程的模拟，elastic model赋予材料的线弹性力学行为，mohr model赋予材料塑性力学行为第21页/共76页第二十一页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p材料参数 对于线弹性本构模型(elastic model), 需要指定的力学参数包括体积模量(bulk)和剪切模量(shear)，或者杨氏模量(young)和泊松比(poisson).对于摩尔库伦塑性模型(mohr model), 需要指定的力学参数包括：体积模量和剪切模量，或杨氏模量和泊松比内摩擦角和剪胀角粘聚力抗拉强度如果上述参数没有被指定，那么默认情况下该参数为0.第22页/共

13、76页第二十二页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p边界条件边界条件通常通过命令APPLY和FIX/FREE来施加，初始条件通过命令INITIAL来施加。在x=10的面上施加10MPa的压应力x分量apply sxx -10e6 range x 10施加线性变化的应力apply syy = -20e6 grad 0,0,20e5 range y -20 z 0,10Y方向正应力按z坐标线性变化：z = 10时yy = 0 ，z = 0时，yy = 20 106 Pa.当使用关键词gradient 时，应满足如下关系式：S = S(o) + gxx +

14、gyy + gzz第23页/共76页第二十三页，编辑于星期五：十九点 二十二分。1. FLAC3D基本操作方法基本操作方法p边界条件 法向速度约束 fix x range x 0固定约束 fix x y z range x 0 施加初始应力状态 ini sxx -50e6 syy -40e6 szz -10e6 设置重力加速度set grav 0 0 -9.81第24页/共76页第二十四页，编辑于星期五：十九点 二十二分。2 FISH函数介绍函数介绍第25页/共76页第二十五页，编辑于星期五：十九点 二十二分。2. Fish 函数函数pFish 函数结构 def function-name ;

15、定义函数名 ;函数语句 end ;函数结束的标志 pFish函数举例 def func b=10 a=b+10 end func print a第26页/共76页第二十六页，编辑于星期五：十九点 二十二分。2. Fish 函数函数pFish 函数与变量对于Fish函数和变量需要注意一下几点：函数和变量的赋值遵循数据类型的法则；变量和函数名的命名规则不能以数字开头，不能含有中文，不能含有下列字符： . , * / + - = # ( ) ; “ ” 变量和函数名不能与FLAC3D, FISH保留字相冲突；对变量赋值时，不能将当前函数的函数名放在“=”右边，这样会形成递归调用；变量和函数名是全局的

16、；对FISH函数和变量的引用和通过如下命令来实现： PRINT用于查看函数和变量的数值HISTORY可对函数和变量的数值进行记录 SET可对变量进行赋值第27页/共76页第二十七页，编辑于星期五：十九点 二十二分。2. Fish 函数函数pFish 函数数据类型整型：-2147483648-2147483648浮点型：10-30010300 字符型：以()为分界符，常用于保存时文件名的定义 指针型：表示单元和节点的存储地址第28页/共76页第二十八页，编辑于星期五：十九点 二十二分。2. Fish 函数函数pFish 函数语句 选择语句 CASEOF 表达式 默认语句 CASE n1 表达式值

17、为n1时的语句 CASE n2 表达式值为n2时的语句 ENDCASE 条件语句 IF 条件表达式 ENDIF注：IF语句内部可继续嵌套条件语句 循环语句 LOOP var (exp1, exp2) ENDLOOP或 LOOP WHILE 条件表达式 ENDLOOP 命令语句 COMMAND ENDCOMMAND第29页/共76页第二十九页，编辑于星期五：十九点 二十二分。2. Fish 函数函数p单元遍历和节点遍历基本变量 zone_head和gp_head:分别表示单元和节点的头指针 z_next()和gp_next:分别表示下一个单元（节点） 单元遍历程序框架： p_z=zone_hea

18、d loop while p_z # null ;语句 p_z=z_next(p_z) endloop 节点遍历程序框架： p_gp=gp_head loop while p_z # null ;语句 p_gp=z_next(p_gp) endloop第30页/共76页第三十页，编辑于星期五：十九点 二十二分。3 FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第31页/共76页第三十一页，编辑于星期五：十九点 二十二分。3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例p 洞室模型的生成p 基坑开挖过程模拟p 路基施工过程模拟p 荷载引起地基土体的超孔隙水压力模拟p 边坡安全系数求解p 隧道开挖及

19、支护模拟p 矿体开挖回填模拟p 具有自由水面的稳定流第32页/共76页第三十二页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p洞室模型的生成洞室模型的生成3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第33页/共76页第三十三页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p洞室模型的生成洞室模型的生成3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例gen zone radcylinder size 5 20 20 15 p0 0 0 615 p1 add 30 0 0 p2 add 0 50 0 . p3 add 0 0 30 p4 add 30 50 0 p5 add 0 50 30 . p6 add 30

20、0 30 p7 add 30 50 30 . dim 10 10 10 10 ratio 1 1 1 1.25 group 1gen zone brick size 15 20 15 p0 10 0 600 p1 add 20 0 -25 p2 add 0 50 0 . p3 add 0 0 15 p4 add 20 50 -25 p5 add 0 50 15 . p6 add 20 0 15 p7 add 20 50 15 . ratio 1.25 1 1 group 2gen zone brick size 20 20 15 p0 0 0 575 p1 add 30 0 0 p2 add

21、0 50 0 . p3 add 0 0 25 p4 add 30 50 0 p5 add 0 50 25 . p6 add 10 0 25 p7 add 10 50 25 . ratio 1 1 0.8 group 3 gen zone reflect orig 0 0 0 norm 1 0 0第34页/共76页第三十四页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p洞室模型的生成洞室模型的生成3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第35页/共76页第三十五页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p基坑开挖过程模拟体积模量体积模量剪切模量剪切模量内摩擦角内摩擦角2.67e7Pa0.3e7Pa35?

22、粘聚力粘聚力抗拉强度抗拉强度初始密度初始密度3e5Pa1e3Pa2700kg/m3力学参数计算模型及监测点布置3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第36页/共76页第三十六页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p基坑开挖过程模拟各开挖步下最大主应力分布3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第37页/共76页第三十七页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p基坑开挖过程模拟监测节点位移及总体位移响应3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第38页/共76页第三十八页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p路基施工过程模拟几何边界计算模型土层名称土层名称 / kgm3 c/ k

23、Pa(?) E/MPa回填土 150010158.00.33粘土180020204.00.33土层物理力学参数AB3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第39页/共76页第三十九页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p路基施工过程模拟路基回填过程中铅直向应力云图3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第40页/共76页第四十页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p路基施工过程模拟监测点z向位移监测点z向位移填筑结束时沉降云图填筑结束时水平位移云图3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第41页/共76页第四十一页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p荷载引起地基土体的超孔隙

24、水压力模拟体积模量0.5GPa剪切模量0.3Gpa粘聚力10kPa摩擦角15?流体模量2GPa力学参数几何边界3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第42页/共76页第四十二页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p荷载引起地基土体的超孔隙水压力模拟缓慢加载def ramp stress = min(1.0,float(step)/200.0)endrampapply nstress = -40e3 hist stress range x -.1 3.1 z 9.9 10.13.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第43页/共76页第四十三页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p荷

25、载引起地基土体的超孔隙水压力模拟荷载作用下的孔压云图荷载作用下的瞬时沉降3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第44页/共76页第四十四页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p边坡安全系数求解杨氏模量杨氏模量泊松比泊松比重度重度粘聚力粘聚力摩擦角摩擦角抗拉强度抗拉强度14.0MPa0.320.0kN/m310kPa30?0力学参数3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第45页/共76页第四十五页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p边坡安全系数求解塑性区分布3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第46页/共76页第四十六页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p边坡安全系

26、数求解最大剪切应变率云图3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第47页/共76页第四十七页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p隧道开挖及支护模拟FLAC3D数值计算模型3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第48页/共76页第四十八页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p隧道开挖及支护模拟3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第49页/共76页第四十九页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p隧道开挖及支护模拟半断面开挖完成3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第50页/共76页第五十页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p隧道开挖及支护模拟半断面开挖完成（初期

27、支护）3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第51页/共76页第五十一页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p隧道开挖及支护模拟全断面开挖完成3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第52页/共76页第五十二页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p隧道开挖及支护模拟全断面开挖完成（二次衬砌）3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第53页/共76页第五十三页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p隧道开挖及支护模拟洞顶铅直位移洞壁水平位移洞底铅直位移最大不平衡力3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第54页/共76页第五十四页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p矿体

28、开挖回填模拟矿体开挖回填模拟开挖方向框中数字表示开挖顺序计算模型概述：边界尺寸400m400m, 模型顶部为地表，底部埋深400m. 矿体边界尺寸为50m10m, 位于模型的正中心。矿体分10步开挖完成，每步开挖5m，采用“隔一采一”的方式进行。矿体开挖顺序如左下图所示。计算模型共分为14500单元，17766节点。3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第55页/共76页第五十五页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p矿体开挖回填模拟初始状态铅直应力及位移3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第56页/共76页第五十六页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p矿体开挖回填模拟矿体

29、开挖回填模拟第一步开挖完成3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第57页/共76页第五十七页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p矿体开挖回填模拟矿体开挖回填模拟第二步开挖完成3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第58页/共76页第五十八页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p矿体开挖回填模拟矿体开挖回填模拟第三步开挖完成3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第59页/共76页第五十九页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p矿体开挖回填模拟矿体开挖回填模拟第四步开挖完成3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第60页/共76页第六十页，编辑于星期五：十九点 二

30、十二分。p矿体开挖回填模拟矿体开挖回填模拟第五步开挖完成3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第61页/共76页第六十一页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p矿体开挖回填模拟矿体开挖回填模拟第六步开挖完成3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第62页/共76页第六十二页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p矿体开挖回填模拟矿体开挖回填模拟第七步开挖完成3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第63页/共76页第六十三页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p矿体开挖回填模拟矿体开挖回填模拟第八步开挖完成3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第64页/共76页第六十四页，编辑于星期五：十九点 二十二分。p矿体开挖回填模拟矿体开挖回填模拟第九步开挖完成3.FLAC3D数值模拟计算实例数值模拟计算实例第65页/共76页第六十五页，编辑于星期五：十九点 二十二分。