flac3d50结构单元教程

flac3d50结构单元教程第1页/共157页StructuralElement第2页/共157页FLAC3D结构单元结构单元的类型结构单元的建模方法结构单元的参数取值结构单元实例分析关于link第3页/共157页FLAC3D中包含六种形式的结构单元，可以分成两类：线型结构单元：梁单元(beam)锚索单元(cable)桩单元(pile)壳型结构单元：壳单元(shell)土工格栅(geogrid)衬砌单元(liner)FLAC3D中的结构单元是岩土工程中实际结构的一种“抽象”，即采用简单的单元形式来模拟复杂的结构体。结构单元由结构节点(node)和结构构件(SELs)构成。结构单元中的节点(node)可以与周围的实体网格(zone)或其它结构节点建立连接(link)，通过连接实现岩土体或结构与其它结构发生相互作用。注意：结构节点并不是简单地与实体网格的节点(gridpoint)建立联系，也不能建立node与gridpoint之间的link1、结构单元的类型

第4页/共157页梁单元selbeamid1beg40-1end50-2nseg4selnodeid=1000selnodeid=2200selnodeid=340-1selnodeid=450-2selbeamselcid=1id=1node12;selbeamselcid=2id=1node23selbeamselcid=3id=1node34桩单元selpileid1beg000end0010nseg42、结构单元的建模方法两种建模方式各有各的优点，第二种方式适合建立复杂曲线结构单元（但是要注意它不会自动建立link！！若不手动link就无任何作用）第5页/共157页锚索单元selcableid1beg40-1end50-2nseg42、结构单元的建模方法第6页/共157页建立梁单元，并显示单元坐标系！2、结构单元的建模方法—线型结构单元起始点坐标并给定分段数目的方法；第7页/共157页ID号相同，共用Node，ID不同，各个ID对应的结构单元有各自独立的node。除非设置联系，否则即使节点位于同一位置也不会传递力。结构单元的显示！GUI操作和命令操作（manual）！调整好显示效果后可以将显示的命令文件另存出来，以备下次使用。（最适用于几何模型相同，参数不同的，不同工况分析的比较）2、结构单元的建模方法—线型结构单元第8页/共157页先建立节点再联接成单元的方法；2、结构单元的建模方法—线型结构单元第9页/共157页壳单元2、结构单元的建模方法—壳型结构单元第10页/共157页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、结构单元的建模方法—壳型结构单元第11页/共157页通过附着在实体网格表面来生成shell单元。TheshellscanthenberepositionedifecessarybyusingtheSELnodeinitcommand2、结构单元的建模方法—壳型结构单元第12页/共157页FLAC3D是岩土工程的专业软件，因此一般很少用来做专门的结构分析。在涉及到结构单元的问题中，往往都要考虑结构与周围的实体单元的相互作用。在结构单元的建模时要特别注意一个基本原则：一个zone至多包含一个structurenode!因此在建立线型结构单元时，要特别注意nseg变量的大小。nseg太小则会导致计算不精确，而太大就会违反结构单元建模的基本原则。2、结构单元的建模方法—注意事项第13页/共157页梁单元emod——弹性模量，Enu——泊松比，νxcarea——横截面积，Axciy——梁结构y轴惯性矩,Iyxciz——梁结构z轴惯性矩，Ixxcij——极惯性矩，Jdensity——密度，ρpmoment——塑性矩，Mpthexp——热膨胀系数，αtydirection——矢量Y锚索单元emod——弹性模量，Excarea——横截面积，Agr_coh——单位长度上水泥浆粘结力cggr_fric——水泥浆的摩擦角φggr_k——单位长度上水泥浆刚度kggr_per——水泥浆外圈周长Pgslide——大变形滑动标志slide_tol——大变形滑动容差ycomp——抗压强度(力)density——密度thexp——热膨胀系数3、结构单元的参数取值第14页/共157页3、结构单元的参数取值某些结构单元参数的取值要视具体情况而定，根据经验且必要时调整参数通过试算来确定。第15页/共157页4、结构单元实例分析

4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷4.2、简支梁（shell单元）承受两个相等集中载荷第16页/共157页SimpleBeam–TwoEqualConcentratedLoads4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷第17页/共157页Asimplysupportedbeamisloadedbytwoequalconcentratedloads,symmetricallyplacedasshowninFigure1.9.Theshearandmomentdiagramsforthisconfigurationarealsoshowninthefigure.Theshearforcemagnitude,V,isequaltotheappliedconcentratedload,P.Themaximummoment,Mmax,occursbetweenthetwoloadsandisequaltoPa.Themaximumdeflectionofthebeam,max,occursatthecenterandisgivenbyAISC(1980,p.2-116)as4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷第18页/共157页载荷(N)载荷距支座的距离(m)铰支座之间的距离(m)弹性模量(Pa)惯性矩(m^4)惯性矩(m^5)最大挠度(m)PaLEIyIzΔmax10000392.00E+112.00E-042.00E-040.006468750根据理论公式计算得到：4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷第19页/共157页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、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷第20页/共157页;==========================================================;Setuphistoriesformonitoringbehavior.historyaddid=10selnodeydispid=7historyaddid=30selbeamselmomentmzend2cid=1;moment,rightofSEL-1historyaddid=31selbeamselmomentmzend1cid=2;moment,leftofSEL-2;========================================================;Bringtheproblemtoequilibriumsolveratio=1e-7saveequal-concent-loads;========================================================;Printoutbeamresponses.listselbeamforcelistselbeammomentlistselnodedisprangeid=7return4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷如何设置结构单元的跟踪变量！第21页/共157页Beam_concent_loads_Example1.34.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷第22页/共157页挠度计算4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷第23页/共157页剪力、弯矩计算第24页/共157页剪力、弯矩计算这是节点力！！！第25页/共157页第26页/共157页梁单元局部坐标系：x轴从节点1到节点2，y轴在横截面中4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷第27页/共157页弯矩矢量的指向，右手法则！4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷第28页/共157页Listselbeamnodalforces:componentsaredisplayedintermsofthebeamlocalcoordinatesystems.ThesearetheforcesexertedbythenodesonthebeamSEL.小结：梁单元的常用命令4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷historyselbeamselcid怎么找？（坐标or鼠标information？）第29页/共157页selSelnode命令针对所有的结构单元第30页/共157页Sel

node

fixkeyword<keyword>...第31页/共157页newtitle"SimpleBeam(modeledusingshellSELs)"genzonebricksize12,3,1&p00,0,1.0p19,0,1.0p2000p3011.0;shell宽度为单位1（z方向上）selshellid=1crossdiagelemtype=dktrangey-0.10.1selshellid=1propiso=(2e11,0.0)thick=0.133887deletezoneselnodefixxyxryrrangex=(-0.1,0.1);supportatleftend–hinge铰支座selnodefixyxryrrangex=(8.9,9.1);supportatrightend–roller辊轴支座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.将均布载荷转换为等效节点力4.2、简支梁（shell单元）承受两个相等集中载荷第32页/共157页historyaddid=1unbalhistoryaddid=10selnodeydispid=19;displatcenter;moment,leftthirdhistoryaddid=20selrecoversresMxsurfX1,0,0cid=59;shear,leftthirdhistoryaddid=30selrecoversresQxsurfX1,0,0cid=59solveratio=1e-7listselnodedisprangeid=19saveshell0return4.2、简支梁（shell单元）承受两个相等集中载荷第33页/共157页4.2、简支梁（shell单元）承受两个相等集中载荷第34页/共157页selshellid=1elemtype=cstrangey-0.10.1;no-crossdiagselshellid=1crossdiagelemtype=dktrangey-0.10.1Crossdiagvsno-crossdiag4.2、简支梁（shell单元）承受两个相等集中载荷第35页/共157页局部坐标系！看弯矩到底应该看哪一个？？第36页/共157页4.2、简支梁（shell单元）承受两个相等集中载荷第37页/共157页4.2、简支梁（shell单元）承受两个相等集中载荷第38页/共157页第39页/共157页4.2、简支梁（shell单元）承受两个相等集中载荷第40页/共157页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页/共157页5、关于link两种：Node-ZoneNode-Node第42页/共157页创建一个新的link，link的源节点为sid，而联接目标为node或zone。Id为新link的ID号。Sid是已经存在的节点（作为源节点）的ID号，可选关键字target用于确定目标对象（node或zone）。默认的目标对象为zone。对于zone目标对象，如果tid没有定义，将会使用与源节点距离在delta范围内的非空zone；否则，如果tid定义了，如果该tid所指示的单元为非空zone，且该zone的边界距离在delta之内，就会建立link。对于node目标对象，tid就必须定义了，且两个节点必须彼此很靠近。由delta确定。。。。如果不能确定源和目标对象，就会报错，且该命令不会对模型产生任何作用。新link的attachment条件设置为6个自由度均为“rigid”。Side1，side2关键字对于确定嵌入式liner的哪个面上产生link。sel可选参数与必选参数！！第43页/共157页5、关于link以预应力锚杆的托盘模拟为例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；这里删除的是谁的id？Sellinkid=1001targetzonesellinkattachxdir=rigidydir=rigidzdir=rigidxrdir=rigidyrdir=rigidzrdir=rigidrangeid100selcableid=1pretension60e3rangecid1,10第44页/共157页FLAC3D数值模拟计算实例Beam单元基坑开挖支护以前述extrude的模型为例，进行隧道和基坑开挖支护第45页/共157页bulk(Pa)shear(Pa)fric(ᵒ)coh(Pa)tens(Pa)1e80.3e8351e31e3开挖区域材料力学参数计算模型几何边界Beam单元基坑开挖支护FLAC3D数值模拟计算实例第46页/共157页基坑垮塌过程Beam单元基坑开挖支护FLAC3D数值模拟计算实例第47页/共157页基坑垮塌过程Beam单元基坑开挖支护FLAC3D数值模拟计算实例第48页/共157页基坑垮塌过程Beam单元基坑开挖支护FLAC3D数值模拟计算实例第49页/共157页基坑垮塌过程Beam单元基坑开挖支护FLAC3D数值模拟计算实例第50页/共157页Beam单元基坑开挖支护基坑垮塌过程FLAC3D数值模拟计算实例第51页/共157页Beam单元基坑开挖支护基坑垮塌过程FLAC3D数值模拟计算实例第52页/共157页Beam单元基坑开挖支护基坑垮塌过程FLAC3D数值模拟计算实例第53页/共157页Beam单元基坑开挖支护基坑垮塌过程FLAC3D数值模拟计算实例第54页/共157页Beam单元基坑开挖支护基坑垮塌过程FLAC3D数值模拟计算实例第55页/共157页Beam单元基坑开挖支护FLAC3D数值模拟计算实例第56页/共157页Beam单元基坑开挖支护最大不平衡力FLAC3D数值模拟计算实例第57页/共157页Beam单元基坑开挖支护最大不平衡力FLAC3D数值模拟计算实例第58页/共157页Interface第59页/共157页Interface-概述岩土工程中涉及到很多的接触问题，比如挡土墙与墙后填土之间的接触、桩与土接触、土石坝中混凝土防渗墙与土体之间的接触等。FLAC/FLAC3D提供了接触面单元，可以分析一定受力条件下两个接触的表面上产生错动滑移、分开与闭合。概述FLAC和FLAC3D中的接触面单元可以用来模拟岩体中的节理、断层；

地基与土体之间的接触；

矿仓与仓储物的接触面；

相互碰撞物体之间的接触面；

空间中的障碍边界（即固定的不变形的边界）条件。FLAC3D中建立接触面单元应遵循以下原则：

小的表面与大的表面相连时，接触面应建立在小的表面上；

如果两相邻的网格有不同的密度，接触面应建立在密度大的区域上；

接触面单元尺寸通常应该等于或小于相连的目标面的尺寸；

使用Attach命令连接的两个表面不应再建立接触面。第60页/共157页Interface-概述FLAC和FLAC3D中的接触面采用的是无厚度接触面单元，接触面本构模型采用的是库仑剪切模型。FLAC3D中接触面的基本理论FLAC3D中接触面单元由一系列三节点的三角形单元构成，接触面单元将三角形面积分配到各个节点中，每个接触面节点都有一个相关的表示面积。每个四边形区域面用两个三角形接触面单元来定义，然后在每个接触面单元顶点上自动生成节点，当另外一个网格面与接触面单元相连时，接触面节点就会产生。FLAC3D中接触面是单面的，认识这一点很重要，这点与二维FLAC中所定义的双面接触面不同。可以把接触面看作“收缩带”，可以在指定面上拉伸，从而导致接触面和与之可能相连的其它任何面的相互刺入变得敏感。接触面单元可以通过接触面结点和实体单元表面（称为目标面）之间来建立联系。接触面法向方向所受到的力由目标面方位所决定。在每个时间步计算中，首先得到接触面节点和目标面之间的绝对法向刺入量和相对剪切速度，再利用接触面本构模型来计算法向力和切向力的大小。第61页/共157页Interface-概述接触面单元、接触面节点以及节点表示面积的示意图。第62页/共157页为何要分离网格后再“移来移去”第63页/共157页第64页/共157页1、手册中给出的接触面建立方法——So-called“移来移去法”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页/共157页1、手册中给出的接触面建立方法——So-called“移来移去法”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&;写简写的时候要注意新老版本的区别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页/共157页1、手册中给出的接触面建立方法——So-called“移来移去法”第67页/共157页第68页/共157页第69页/共157页第70页/共157页“移来移去”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页/共157页2、接触面建立方法——So-called“倒来倒去法”我们最终的目的就是在中心小块体与外围网格之间建立接触面。分开建立网格建立inner网格及其表面的Interface导入外围mesh赋予材料属性，测试接触面是否发生了作用。第72页/共157页小练习：三种建立接触面的方法计算结果是否相同（只要接触面有响应，肯定是相同的！）如果将接触面建立在外部网格的内表面，然后移入小块体，结果是否相同呢？不加接触面跟加了接触面，模型的响应（位移、应力）有何区别？NrangeExample-7.1unionnrange第73页/共157页3、切割模型的方法——实际上是分离连续网格（原来网格连续，通过共用节点（GridPoint）传递力，分离后通过接触面来传递。genzonebricksize333groupzoneinnerrangex12y12z23groupzoneoutrangegroupinnernotgenerateseparatefacegroupaarangegroupinnergroupout

;verydifferentfromoldversioninterface1wrapfirstgroupinner;secondgroupout

;interface1permeabilityoninterface1maxedge0.5第74页/共157页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接触面建立在第1个类组上面，若不指定第2个类组，就默认第2个类组为整个模型，边界面为整个第1个类组的表面。第75页/共157页Generate

SeparateZonesseparate

face

keyword<range...>separates(unmerges)theinternalfacesspecifiedbytherange.Thegridpointsofthefaceareduplicated,andanewsurfacefaceiscreated.Newfacesandgridpointsgetcopiesofallgroupandextravariableassignmentsbelongingtotheoriginalfaceandgridpoint.Notethatfacesmayberestrictedbygivingtwogrouprangeelements,thereforeindicatingthatthefacemustbeonthesurfaceofthefirstandthesecondgroup.Forinstance,if"Fred"and"George"aregroupnamesassignedtozones,thenrangegroupFredgroupGeorge;生成的应该是一个共享面willselectfacesthatareconnectedtobothFredandGeorge.Alsonotethatfacescanbeselectedbygroupdirectly.（此外，face也可以通过group直接选中）Thefollowingkeywordscanbeusedtoaffectthebehavior产生由range定义的内部face。面上的节点复制，并创建新的表面。第76页/共157页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).如果从origin指向面中心的向量与面的外法线方向相同，那么就作为old面。第77页/共157页检验是否分离开了网格并形成了接触面？？第78页/共157页新版本中的Facegroup法;selectasregionaljoiningBaseandTopgroupfaceInterfaceinternalrangegroupBasegroupTop;SeparateInterfacefaces,callingthenewwlycreatedfacesNewFacesgenseparatefaceorigin(0,0,0)groupNewFacesrangegroupInterface;;Createinterfaceelementsonthetopsurfaceofthebaseinterface1facerangegroupInterface第79页/共157页第80页/共157页实例——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页/共157页1.FLAC3D基本操作方法第82页/共157页1.FLAC3D基本操作方法软件界面FLAC3D5.00软件界面第83页/共157页1.FLAC3D基本操作方法软件界面FLAC3D5.00软件界面第84页/共157页1.FLAC3D基本操作方法命令流操作方法newgenzonebricksize666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85页/共157页1.FLAC3D基本操作方法数值计算一般流程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。材料参数材料本构材料力学参数边界条件及初始条件速度边界应力边界水头边界材料参数建立模型边界条件及初始条件求解计算第86页/共157页1.FLAC3D基本操作方法建立模型在FLAC3D中，模型的建立通过关键词generate来实现，其基本格式为：genkeywords1keywords2keywords3…Forexample:

genzonebricksize666p0000p1600p2060…p3006p4660p5066…p6606p7006…(ratio111)(dim222)(fill)第87页/共157页1.FLAC3D基本操作方法建立模型FLAC3D建模的基本思路为“堆积木”，即首先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88页/共157页1.FLAC3D基本操作方法网格形状第89页/共157页1.FLAC3D基本操作方法brickgenzonebricksize688plotzone第90页/共157页1.FLAC3D基本操作方法dbrickgenzonedbricksize666p0000p1600p2060…p3006p4660p5066p6606plotzone第91页/共157页1.FLAC3D基本操作方法wedgegenzonewedgesize668p0000p1600p2060p3006plotzone第92页/共157页1.FLAC3D基本操作方法uwedgegenzoneuwedgesize666p0000p1600p2060p3006plotzone第93页/共157页1.FLAC3D基本操作方法

pyramidgenzonepyramidsize666p0000p1600p2060…p3006p4660plotzone第94页/共157页1.FLAC3D基本操作方法

tetrahedrongenzonetetrahedronsize666p0000p1600p2060…p3006plotzone第95页/共157页1.FLAC3D基本操作方法

cylindergenzonecylsize6410p0000p1600p2060p3006plotzone第96页/共157页1.FLAC3D基本操作方法

radbrickgenzoneradbricksize3336p0000p1600p2060…p3006dim242ratio1111.2(fill)plotzone第97页/共157页1.FLAC3D基本操作方法

radcylindergenzoneradcylindersize66612…p0000p1600p2060p3006dim2222…ratio1111.2(fill)plotzone第98页/共157页1.FLAC3D基本操作方法通过对称生成网格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页/共157页1.FLAC3D基本操作方法生成渐变网格genzonebricksize101010p0000&p1900p2090p3009rat第100页/共157页1.FLAC3D基本操作方法分组(group)genzonebricksize101010group1rangez01group2rangez12x28saves1modelnullrangegroup2第101页/共157页1.FLAC3D基本操作方法材料参数

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：nullmodel空模型elastic,isotropicmodel各向同性线弹性模型Mohr-Coulombmodel

摩尔库伦模型Hoek-Brownmodel霍克布朗模型Druck-Pragermodel德鲁克普拉格模型nullmodel常被用于开挖过程的模拟，elasticmodel赋予材料的线弹性力学行为，mohrmodel赋予材料塑性力学行为第102页/共157页1.FLAC3D基本操作方法材料参数

对于线弹性本构模型(elasticmodel),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(mohrmodel),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103页/共157页1.FLAC3D基本操作方法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applysxx-10e6rangex10施加线性变化的应力applysyy=-20e6grad0,0,20e5rangey-20z0,10Y方向正应力按z坐标线性变化：z=10时σyy=0，z=0时，σyy=−20×106

Pa.当使用关键词gradient时，应满足如下关系式：S=S(o)+gxx+gyy+gzz第104页/共157页1.FLAC3D基本操作方法边界条件法向速度约束

fixxrangex0固定约束fixxyzrangex0施加初始应力状态

inisxx-50e6syy-40e6szz-10e6设置重力加速度setgrav00-9.81第105页/共157页2FISH函数介绍第106页/共157页2.Fish函数Fish函数结构deffunction-name;定义函数名

……;函数语句

end;函数结束的标志

Fish函数举例

deffunc

b=10a=b+10

end

@func

print@a第107页/共157页2.Fish函数Fish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；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108页/共157页2.Fish函数Fish函数数据类型整型：-2147483648~-2147483648浮点型：10-300~10300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109页/共157页2.Fish函数Fish函数语句选择语句CASEOF表达式…默认语句CASEn1…表达式值为n1时的语句

CASEn2…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LOOPvar(exp1,exp2)…ENDLOOP或LOOPWHILE条件表达式…ENDLOOP命令语句COMMAND…ENDCOMMAND第110页/共157页2.Fish函数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_headloopwhilep_z#null;语句p_z=z_next(p_z)endloop节点遍历程序框架：p_gp=gp_headloopwhilep_z#null;语句p_gp=z_next(p_gp)endloop第111页/共157页3FLAC3D数值模拟计算实例第112页/共157页3.FLAC3D数值模拟计算实例洞室模型的生成基坑开挖过程模拟路基施工过程模拟荷载引起地基土体的超孔隙水压力模拟边坡安全系数求解隧道开挖及支护模拟矿体开挖回填模拟具有自由水面的稳定流第113页/共157页洞室模型的生成3.FLAC3D数值模拟计算实例第114页/共157页洞室模型的生成3.FLAC3D数值模拟计算实例genzoneradcylindersize5202015p000615p1add3000p2add0500...p3add0030p4add30500p5add05030...

p6add30030p7add305030...

dim10101010ratio1111.25group1genzonebricksize152015p0100600p1add200-25p2add0500...p3add0015p4add2050-25p5add05015...p6add20015p7add205015...

ratio1.2511group2genzonebricksize202015p000575p1add3000p2add0500...p3add0025p4add30500p5add05025...p6add10025p7add105025...

ratio110.8group3genzonereflectorig000norm100第115页/共157页洞室模型的生成3.FLAC3D数值模拟计算实例第116页/共157页基坑开挖过程模拟体积模量剪切模量内摩擦角2.67e7Pa0.3e7Pa35ᵒ粘聚力抗拉强度初始密度3e5Pa1e3Pa2700kg/m3力学参数计算模型及监测点布置3.FLAC3D数值模拟计算实例第117页/共157页基坑开挖过程模拟各开挖步下最大主应力分布3.FLAC3D数值模拟计算实例第118页/共157页基坑开挖过程模拟监测节点位移及总体位移响应3.FLAC3D数值模拟计算实例第119页/共157页路基施工过程模拟几何边界计算模型土层名称ρ/kg·m3c/kPa φ(ᵒ)

E/MPaν回填