train course1.Itasca数值软件概述

FLAC/FLAC3D培训（概述部分）WuhanOCT2015ITASCA(

)咨询内容提要Itasca数值Itasca数值概述应用案例概述日算法原理FLAC/FLAC3D中的若干术语概念小结—FLAC系列 适用范围ITASCA数值

概述1.

Itasca与Itasca专有技术Itasca数值Itasca数值计算与发展历程应用概述Itasca公司Itasca公司：业务：各行业岩体问题科研、开发、应用，技术服务75%、销售25%；2.2届组成：全球12个国家14家公司。团队：岩石力学学科发源地之一国际岩石力学学会创始人之一历任国际岩石力学学会

1届、全球4个国家5席

席位多项高端技术的发明人试验测试岩石伺服压力技术；水压致裂地应力测试技术；高频微震监测技术2.岩石力学：FLAC、FLAC3D、UDEC、3DEC、PFC2D、PFC3D水文地质：MineDW地质三维：ItasCAD微震解译：InSiteItasca技术与产品Itasca中国--高端技术服务国际（7席

席位、3届国际岩石力学

）与Itasca员工合影科研：工程专题与工作方法开发：ItasCAD产品销售ITASCA系列

概况基于ITASCA连续/离散介质理论的分析、试验、和设计系列，被岩土工程、土木工程和采矿工程师广泛用于模拟常规方法所不能企及的复杂问题，如：复杂工况问题、大变形问题、复杂非线性行为和不稳定系统问题（甚至是大范围屈服/破坏，或坍塌）；功能强大作为一款岩土工程数值分析首选工具，ITASCA系列程序所具有的突出优势是能为物理不稳定问题提供稳定解，得益于理论方法优势，特别适用于岩土体介质静/动态问题求解分析。迄今为止，系列程序已广泛应用坡、

洞室、废弃料

、能源处理、

/微震解译和深埋

结构等一系列常规、非常规工程问题研究。专业适用范围广泛程序并不是为某单一行业领域所设计、定制，就目前应用成果来看，被岩土、采矿等一系列领域的科研工作者广泛应用于分析、测试和设计工作。针对岩土体问题开发、但不限于岩土体问题可以解决大变形、甚至几何形态破坏问题可以追踪记录破坏过程（边坡、 硐室破坏过程）多种岩土本构：静力+流体+动力+蠕变+自定义地质结构面模拟：确定性结构面+半确定型结构面（随机裂隙）水模拟：均质流体+裂隙流复杂施工过程模拟（分布开挖、回填、加固）多种岩土体加固措施：梁/桩/锚杆/锚索/+壳/织物/衬砌内置外接程序语言满足用户特定要求：FISH-二次开发环境优势功能ITASCA系列

优势功能全部在岩石力学学家的直接指导和参与下进行连续介质理论，适合于少量非连续结构面（确定性）问题；多场耦合问题，典型如温度-水-力三场耦合问题。ITASCA系列基本特征—FLAC系列适合于大量非连续面问题：结构面控制性问题；连续—非连续变形共存问题；块体计算采用FLAC方法。ITASCA系列基本特征—DEC系列适合于破碎和散体问题以及介质破裂和破坏发展过程问题的求解：散粒体系统的 流动破坏；工程岩土体破坏和破坏发展过程；FLAC/DEC/PFC系列

互为耦合计算。ITASCA系列基本特征—PFC系列三大系列

典型应用—

工程DEC与FLAC系列的应用差异FLAC可以揭示了在失稳区的位置和形态特征UDEC不仅可以揭示了在失稳区的位置和形态特征，而且还可以揭示结构面对导致大变形的作用三者系列应用差异—边坡工程ItasCAD系统平台ItasCAD中的DSI建模技术简答粗糙圆球根据勘探资料移动两个节点而不影响其他部位插值、光滑处理以后形成透镜体局部光滑处理Itasca数值发展历程Itasca数值应用案例水电行业矿山行业核电行业石油行业其他应用双曲拱坝长期稳定性分析—多场耦合水电工程--FLAC/FLAC3D据ITASCA

ConsultingFrench（2007）水电工程--UDEC/3DEC应用案例边坡工程工程水电工程--PFC应用案例大理岩脆—延—塑转换复杂力学特性、以及破裂特性的自动体现–锦屏二级深埋隧洞复杂力学特性大理岩围岩破裂损伤特征的PFC模拟采矿工程--FLAC/FLAC3D应用案例露天边坡开采STABILITYYSIS

OF

ROCK

SIZER

EXCAVATIONS采矿工程—UDEC/3DEC应用案例露天边坡开采STABILITYYSIS

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ROCK

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EXCAVATIONS采矿工程—PFC应用案例露天转崩落开采核电工程--FLAC/FLAC3D应用案例粒子反应堆地下厂房开挖稳定Hadron

Collider

for

theEuropean

Centre

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NuclearResearch（CERN）.-

ITASCA

Offices

in

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EDF-CHEN场形态、和支护结构模型支护结构受力特征据ITASCA

International

GROUP（2008）右上图说明了锚杆应力的差异，而右下图说明了衬砌的受力情况。可见，采用直接模拟方法能够更准确而直观地反映锚杆受力和衬砌的支护效果，揭示由地质条件及结构体型决定的重点加固区域，从而起到有效的评价与优化设计的作用。核电工程--UDEC/3DEC应用案例Breakout

PFCModel核电工程--PFC应用案例--

URL石油工程--FLAC/FLAC3D石油工程--UDEC/3DEC应用案例水力劈裂过程中破裂面网络内开度、压力、和渗透性分析。石油工程--PFC应用案例水力劈裂过程的数值模拟日算法原理有限差分方法与实现过程有限差分算法FLAC程序实现过程FLAC中的若干技术环节时间步长局部阻尼有限差分方法(FDM)是计算机数值模拟最早采用的方法，至今仍被广泛运用。有限差分方法是微分方程的一种近似数值解法。差分法是把微分用有限差分来表示，把导数用有限差商来代替，从而把基本方程和边界条件近似地改为差分方程，把求解微分方程的问题改换为求解代数方程的问题。有限差分方法FLAC原理与过程即使对准静态问题,FLAC仍然求解完整的动力学方程.这种方法的好处在于可以为物理非稳定过程例如

提供稳定解.在

“松弛”方法中,使用阻尼来吸收动能以模拟系统的“静态”反应.

这种方法可以用比其它方案如解矩阵法更为真实有效地模拟

问题.节点不平衡力：F=ma节点速度（引入时间步长、涉及阻尼）节点位移单元应变单元应力传统力学本构关系FLAC循环计算过程单元坐标(尺寸)波速，与材料参数有关最小时间步长及其影响因素静力问题动力求解过程中的局部阻尼FLAC中的若干属于概念不平衡力速度位移屈服DD与DIP与有限元的对比与适用范围传统力学本构关系节点不平衡力：F=ma节点速度（引入时间步长、涉及阻尼）节点位移单元应变单元应力不平衡力与速度计算过程中的不平衡力与速度系统稳定后的不平衡力与速度系统稳定的判据（不平衡力大小、速度场）系统不平衡力的含义确切含义是指示计算是否收敛模型复杂程度、单元网格尺寸差异程度、单元网格合理性、材料参数合理性、地应力合理性等都会影响系统不平衡力。需要迭代计算的时间越长，往往表明系统难以趋于平衡。速度与位移（变形）（系统达到平衡）位移/变形荷载通过本构关系导致的变形（速度趋于零）运动过程产生的位移（速度不趋于零）节点不趋于零的速度静态计算：明确表示了该部位潜在不稳定或已经失稳，后者为运动位移动态计算：可以是动态位移、也可以是失稳产生的运动位移运动位移：计算获得的变形量随计算步数增长速度的应用价值系统必须达到平衡静态计算速度相对较大指示潜在不稳定部位（单元无奇异现象）人工强度折减计算可以迫使模型按照先后顺序出现速度相对较大的区域，揭示了局部失稳条件和发展趋势动态计算完成动态激励时程计算以后，人为延长计算时间，但改为静态巧用速度--静态问题巧用速度--动力计算速度为零输入波谱中将实际激励时间从20s延长到25s，但后5s实际为静态计算动态响应动态残余变形与潜在的运动位移失稳稳定FLAC中屈服的概念屈服的工程含义1硬岩软岩岩爆片帮破损结构面变形关于DD和DIPDIP：倾角

DD：倾向FLAC/有限元算法对比FLAC/有限元算 能对比弹性计算需要更长时间FLAC系列适用范围最佳适用范围连续非线性（土体、软岩变形、深埋高应力）接触界面非连续