多心圆隧道用FLAC3D直接建模的方法

1、精选优质文档-倾情为你奉上多心圆隧道直接用FLAC3D建模丁其乐 2013/6/18多心圆隧道模型使用FLAC3D建模的难点在于FLAC3D中并没有以不规则曲线为边界的原始3D基本网格，隧道的断面图见图一图一隧道内轮廓线是由多个圆弧做成的，所以内部区域模型只能通过3D基本网格拼接而成，这时我想到了使用cylinder（圆柱体形网格）拼接，但是这个圆弧的圆心并不是一个点，怎么办？这时我想到了通过fish来调整圆心位置，使得各圆弧的圆心都调整到O1位置，同时又要保证各圆弧的圆弧线不变，且内部网格点的相对位置不变。下面我以一个简单的例子来说明我调整的过程：图二在图二中圆弧O1AB 的圆心为O1，圆心

2、坐标为（X1,Z1）,现在通过坐标调整把圆弧O1AB所占区域调整到O2AB（如上图所示），O2的坐标为（X2，Z2），同时O1A上面一点M1，调整之后在O2A上为M2。A和M1的坐标分别为A(Ax,Az)和M1(M1x,M1z)。设： （1） （2）M2的坐标为M2x,M2y则： （3） （4） 由（3）、（4）就以求出来M2的坐标。下面用一个简单的例子说明实现代码。newtitle调整圆弧区域到指定位置;定义参数def para;O1的平面坐标O1x=-2.9O1z=0;O2的平面坐标O2x=0O2z=0r1=5.9 ；O1的半径a1=0*degrad ;A点与X轴的夹角a2=30*degr

3、ad ;B点与X轴的夹角;A B点的坐标Ax=r1*cos(a1)+O1xAz=r1*sin(a1)+O1zBx=r1*cos(a2)+O1xBz=r1*sin(a2)+O1zendpara;生产模型gen zo cyl p0 (O1x,0,O1z) p1 (Ax,0,Az) p2(O1x,1,O1z) p3(Bx,0,Bz) size 4 1 6 group '调整'gen zo cyl p0 (O1x,2,O1z) p1 (Ax,2,Az) p2(O1x,3,O1z) p3(Bx,2,Bz) size 4 1 6 group '原始'为了对比而建;调整节点位

4、置def ding pg=gp_headloop while gp_group(pg,1) = '调整'xx=gp_xpos(pg)zz=gp_zpos(pg) k=sqrt(xx-O1x)2+(zz-O1z)2)/r1 k1=1-k gp_xpos(pg)=k1*(O2x-O1x)+xx gp_zpos(pg)=k1*(O2z-O1z)+zzpg=gp_next(pg)end_loopenddingpl bl gr结果图三图三从图中可以看出来两个区域的圆弧线完全一样，但是圆心和对应的节点已经调整到了我们想要的位置。克服了这个难关，再建立多心圆隧道的模型就简单多了。下面给出图一

5、模型的代码：newtitle隧道建模;定义参数def set_para;O1的平面坐标O1x=0O1z=0;O2的平面坐标O2x=2.9O2z=0;O3的平面坐标O3x=-1.70O3z=-1.40;O4的平面坐标O4x=0O4z=3.66r1=3.0 ;O1的半径r2=5.9 ;O2的半径r3=1.09 ;O3的半径r4=6.44 ;O4的半径a1=90*degrad a2=180*degrada3=197*degrada4=251*degrada5=270*degradd=0.5 ;衬砌的厚度endset_para;各关键点的坐标def keypoint;衬砌内层关键点x1=r1*cos(

6、a1)+O1xz1=r1*sin(a1)+O1zx2=r2*cos(a2)+O2xz2=r2*sin(a2)+O2zx3=r3*cos(a3)+O3xz3=r3*sin(a3)+O3zx4=r4*cos(a4)+O4xz4=r4*sin(a4)+O4zx5=r4*cos(a5)+O4xz5=r4*sin(a5)+O4z;衬砌外层关键点x6=(r1+d)*cos(a1)+O1xz6=(r1+d)*sin(a1)+O1zx7=(r2+d)*cos(a2)+O2xz7=(r2+d)*sin(a2)+O2zx8=(r3+d)*cos(a3)+O3xz8=(r3+d)*sin(a3)+O3zx9=(r4

7、+d)*cos(a4)+O4xz9=(r4+d)*sin(a4)+O4zx10=(r4+d)*cos(a5)+O4xz10=(r4+d)*sin(a5)+O4z ;围岩外层关键点x11=0z11=6x12=-6z12=6x13=-6z13=0x14=-6z14=-2.4x15=-6z15=-4.8x16=-6z16=-6x17=-4.8z17=-6x18=-2.4z18=-6x19=0z19=-6endkeypoint;调整节点位置def set_position pg=gp_headloop while pg#nullinnerID=int(gp_group(pg,1) caseof inn

8、erID case 1 Bef_centreX=O1x ;调整前的圆心坐标 Bef_centreZ=O1z End_centreX=O1x ;调整后的圆心坐标 Een_centreZ=O1z R=r1 case 2 Bef_centreX=O2x ;调整前的圆心坐标 Bef_centreZ=O2z End_centreX=O1x ;调整后的圆心坐标 Een_centreZ=O1z R=r2 case 3 Bef_centreX=O3x ;调整前的圆心坐标 Bef_centreZ=O3z End_centreX=O1x ;调整后的圆心坐标 Een_centreZ=O1z R=r3 case 4

9、Bef_centreX=O4x ;调整前的圆心坐标 Bef_centreZ=O4z End_centreX=O1x ;调整后的圆心坐标 Een_centreZ=O1z R=r4endcasexx=gp_xpos(pg)zz=gp_zpos(pg)dist=sqrt(xx-Bef_centreX)2+(zz-Bef_centreZ)2) k=dist/Rk1=1-k gp_xpos(pg)=(End_centreX-Bef_centreX)*k1+xx gp_zpos(pg)=(End_centreZ-Bef_centreZ)*k1+zzpg=gp_next(pg)end_loopend;生成模

10、型 ;生成内部洞室区域 gen zo cyl p0 (O1x,0,O1z) p1 (x1,0,z1) p2(O1x,1,O1z) p3(x2,0,z2) size 6 1 10 group 1 ;01扇形gen zo cyl p0 (O2x,0,O2z) p1 (x2,0,z2) p2(O2x,1,O2z) p3(x3,0,z3) size 6 1 4 group 2 ;O2扇形gen zo cyl p0 (O3x,0,O3z) p1 (x3,0,z3) p2(O3x,1,O3z) p3(x4,0,z4) size 6 1 2 group 3 ;O3扇形gen zo cyl p0 (O4x,0

11、,O4z) p1 (x4,0,z4) p2(O4x,1,O4z) p3(x5,0,z5) size 6 1 4 group 4 ;O4扇形set_position ;调整节点位置group inner ;重命名;生成衬砌gen zo cshell p0 (O1x,0,O1z) p1 (x6,0,z6) p2(O1x,1,O1z) p3(x7,0,z7) p8 (x1,0,z1) p9(x2,0,z2) &p10 (x1,1,z1) p11(x2,1,z2) size 1 1 10 6 group linner ;01圆环gen zo cshell p0 (O2x,0,O2z) p1 (

12、x7,0,z7) p2(O2x,1,O2z) p3(x8,0,z8) p8 (x2,0,z2) p9(x3,0,z3) &p10 (x2,1,z2) p11(x3,1,z3) size 1 1 4 6 group linner ;02圆环gen zo cshell p0 (O3x,0,O3z) p1 (x8,0,z8) p2(O3x,1,O3z) p3(x9,0,z9) p8 (x3,0,z3) p9(x4,0,z4) &p10 (x3,1,z3) p11(x4,1,z4) size 1 1 2 6 group linner ;03圆环gen zo cshell p0 (O4x

13、,0,O4z) p1 (x9,0,z9) p2(O4x,1,O4z) p3(x10,0,z10) p8 (x4,0,z4) p9(x5,0,z5)& p10 (x4,1,z4) p11(x5,1,z5) size 1 1 4 6 group linner ;04圆环;生成围岩gen zo radcyl p0 (O1x,0,O1z) p1 (x11,0,z11) p2(O1x,1,O1z) p3(x13,0,z13)p6(x12,0,z12) p7 (x12,1,z12) p8 (x6,0,z6) & p9 (x7,0,z7) p10(x6,1,z6) p11(x7,1,z7)

14、size 7 1 10 3 group rock ;01围岩gen zo radcyl p0 (O2x,0,O2z) p1 (x13,0,z13) p2(O2x,1,O2z) p3(x15,0,z15)p6(x14,0,z14) p7 (x14,1,z14) p8 (x7,0,z7) & p9 (x8,0,z8) p10(x7,1,z7) p11(x8,1,z8) size 7 1 4 3 group rock ;02围岩gen zo radcyl p0 (O3x,0,O3z) p1 (x15,0,z15) p2(O3x,1,O3z) p3(x17,0,z17)p6(x16,0,z16

15、) p7 (x16,1,z16) p8 (x8,0,z8) & p9 (x9,0,z9) p10(x8,1,z8) p11(x9,1,z9) size 7 1 2 3 group rock ;03围岩gen zo radcyl p0 (O4x,0,O4z) p1 (x17,0,z17) p2(O4x,1,O4z) p3(x19,0,z19)p6(x18,0,z18) p7 (x18,1,z18) p8 (x9,0,z9) & p9 (x10,0,z10) p10(x9,1,z9) p11(x10,1,z10) size 7 1 4 3 group rock ;04围岩gen m

16、erge 0.01 ;合并同一位置节点gen zo ref norm 1 0 0 ;映射pl bl gr模型结果如图四所示：图四从图四中可以看出隧道的内轮廓线和设计的一致，符合实际情况。然而有很多人直接用cylinder模块建模，他们往往是直接指定几个关键点，把每个圆弧区域的圆心都指定在O1处，我以在仿真论坛里看到很多网友这样的实例。下面我以他们的思路来建立O2区域的模型。他们也许是这样：Gen zo cyl p0 0 0 0 p1 -3 0 0 p2 0 1 0 p3 -2.742 0 -1.725 group their再给出原始的扇形区域作为参考Gen zo cyl p0 2.9 3 0 p1 -3 3 0 p2 2.9 4 0 p3 -2.742 3 -1.725 group primitive对比图如图五图五从图五中能够看出用这种方法建立的模型轮廓线已经与原来的圆弧形不一致，这种方法建立的模型只能算作一种与设计图的近似，究竟这种近似与真实的情况相差多少还没人研究，所以我认为这种建模方法有