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RFPA2D边坡版培训教程

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RFPA用户手册

RFPA用户手册
本手册将RFPA’2D的基本理论概念、使用方法、实际问题的数值计 算及系统技术支持结合在一起。它设计成从头到尾学习，但用户可以 根据自己的实际情况，仅参考感兴趣的部分而跳过其它部分或通过联 机获得帮助。
章节
第一章
内容 RFPA’2D的理论基础概述
对象
所有用户
第二章
安装RFPA 2D及软硬件要求 所有用户
热 键…………………………………1.1 RFPA方法要点
岩石（岩体）是地质、采矿、石油、水利等部门经常涉及的最基 本的天然材料。天然的岩体是非连续、非均质、非弹性、各向异性的 介质。它具有时效性、记忆性和对环境的依赖性。尽管经典力学推衍 了诸多的理论公式，但面对复杂的工程岩体材料仍显得无能为力。在 许多实际工程当中，依据理想化的模式计算出的诸如岩体变形、破坏 和强度等与实际相差甚远。煤矿岩爆、瓦斯突出、采场顶板垮落、水 坝开裂、岩土边坡失稳、地震等众多灾害性事故的发生，不仅给国家 和人民财产造成了巨大损失，同时也表明，人类目前尚缺乏对岩石（岩 体）材料的不规则性、复杂性和物理力学非线性本质的认识和解决这 些问题的方法，致使许多岩石力学问题无法定量或定性地予以解释和 分析。
第三章 第四章 技术支持
RFPA’2D的工作平台概述、
菜单、工具箱等功能、命令 描述
对Windows环境需要进一步学习
和要掌握RFPA’2D的用户
结合具体算例，讲述使用 RFPA’2D的关键问题，列举 具体算例
想运用RFPA’2D软件系统的用户
提供在使用RFPA’2D过程中 所有用户
可能遇到的问题及解决办 法
RFPA用户手册
(中文版)
东北大学岩石破裂与失稳研究中心 2003.10.1
学习RFPA’2D 用户手册总览

RFPA2D温度版培训教程

RFPA2D温度版培训教程
系统自定义selfdefine其他设置otherssetting四rfpathermo温度版分析问题流程rfpa计算步骤三大步构造模型前处理1建立工程文档2网格划分和参数赋值3插入模型结构4边界条件力位移温度5控制条件选择温度问题计算单步运行连续运行结果分析后处理选择温度图五工程中有关热应力问题的rfpa模拟计算举例均匀升温过程中混凝土材料的破裂演化过程试验内容
§热传导方程
◆温度场：在热传导的过程中，物体内各点的温度随着各点的位置不同和时间 温度场：在热传导的过程中， 的经过而变化，介质内部的温度分布用函数T(x,y,z,t)表示；即在任一瞬时，所 的经过而变化，介质内部的温度分布用函数 表示；即在任一瞬时， 表示 有各点的温度值的总体，称为温度场。 有各点的温度值的总体，称为温度场。
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Control conditions控制条件 控制条件 Auto run 自动连续运行
Print打印 打印 Mesh dividing网格划分 网格划分 Seepage boundary conditions渗流边界条件 渗流边界条件
初级培训教程
RFPA2D-Thermo温度版 温度版
§主要内容
◆ ◆ ◆ ◆ ◆
RFPA-Thermo温度版简介 温度版简介 热弹性力学基本理论和概念 RFPA-Thermo温度版功能按钮与工具条介绍 温度版功能按钮与工具条介绍 RFPA-Thermo温度版分析问题的流程 温度版分析问题的流程 工程中有关热应力问题的RFPA模拟计算举例 工程中有关热应力问题的 模拟计算举例
三、RFPA-Thermo温度版功能按钮 温度版功能按钮 与工具条介绍
基 本 工 具 条

(第6课)RFPA2D温度分析版培训教程

(第6课)RFPA2D温度分析版培训教程
左边界：隔热； 右边界：隔热；
200mm
下边界：常量温度25°C； 力学边界： 各边为自由膨胀；
数值模型
算例分析：Case2.稳态热传导与热开裂过程数值模拟
参数选取：
模型尺寸为200mm×100mm，有限元数划分200*100=20000，平面简化模型 采用平面应力问题求解，力学及热学特性参数见表1.1所示。模型内部初始温 度为室温25°C；上边界初始温度为25°C，按每步5°C的速率升温 。
观看典型热-固耦合问题算例：
Case1:均匀温度场条件下热开裂过程模拟
1. RFPA2D-Thermal求解热-固耦合问题流程
RFPA2D-Thermal求解热-固耦合问题流程： 前处理（PreP）
网格划分(Mesh)
后处理（PostP）
Failure Mode Picture
Construct Model
Thermal Capacity热容量：密度与比热的乘积； Heat Rate生热率：能量生成率，考虑有没有热源情况下使用； Swell Coeff.热膨胀系数：即在一定温度范围内每升高1度，线尺寸的增加量与其在0 度时的长度的比值； Const Temperature常量温度：均匀温度场下有效； Initial Temperature初始温度：热传导条件下有效； First Boundary Condition第一类热边界条件：温度边界； Second Boundary Condition第二类热边界条件：热流密度边界； Third Boundary Condition第三类热边界条件：混合边界条件； Heat Transfer Coefficient热交换系数：第三类热边界条件下的一个系数； Surrounding Temperature环境温度：混合热边界条件下的物体所处环境的温度； Boundary Value Variation边界值的变化：边界值变化，具体根据所选热边界条件；

RFPA2D瓦斯版培训教程

RFPA2D瓦斯版培训教程
Select area 区域选择
Double line 双直线
Anchor支护 Compositematerial 复合材料
Draw by mouse 鼠标键盘输入切换
Circle圆
Material property 材料类型选择
Line单直线 Polyline 多线
复合材料增强 介质颗粒设置
Closed Arc 封闭弧
2
0 e ( 1 p ) 0 e ( 1 p )
0e ( 3 p ) ( 3 p ) 0e e ( 3 p ) 0
D0 D0
D0 0 D 1 D 1
Security curve 安全系数曲线
Water head 水位等值线分布图
§网格划分
Weibull分布函数：

m
m 1
e
0
m
Y Length(mm),X length(m): Y方向和X方向的尺寸均为所研究问题的实际尺寸，单位为毫米，建立模型的时 候需要将实际尺寸换算成毫米，单元尺寸为实际 尺寸除单元个数。 Rows(Elements),Cols(Elements): 单元列数和行数，单元尺寸的划分原则前面已讲述。 Heterogeneity Index行：为均质度，weibull统计分布函数中的参数m，反映岩石介质的均质性。若模拟地下 工程等必须考虑模型本身的重力的工程问题时，需要输入自重的参数，注意自重的单位：N/mm3。 Mean Value: 为单元物理力学参数的平均值。
3
t
0
t t
u
0
tu
t t
u
0

边坡工程培训

边坡工程培训
置、结构类型、方案的综合比较以及费用估算 或概算等,应能总体上包括最终的实施方案及费 用),是决策者及边坡地质体改造的主要依据,相
当于一般工程设计中的方案论证阶段的工作。
这是边坡地质工程设计不同于一般工程设计的 重要区别之一,即强调地质的主体作用,充分发挥
地质工程师在边坡地质工程工作中的作用。所
以要求地质工程师具有地质和工程学科方面的 知识结构。
通常成熟的工程地质学家关注的是 地质体的成因和历史演化过程,据此 而把握现在,评价预测未来;而结构工 程师注意的总是建筑物的结构、尺 寸和荷载,并考虑材料的应力、变形 和强度。
显然,解决边坡地质工程问题需要 这两类思维的融合与渗透,并注意两者 的顺应协调性和整体性原则。当前各类 与地质有关的工程实践中,尤其是地质 灾害防治实践中,地质工程师与结构工 程师之间存在着严重的分歧和脱节,即 地质与设计、设计与施工的脱节,这一 现象的产生正是由于各自的知识结构和 学科思维的差异造成的。
边坡地质工程学的奠基石。目前广泛
兴起的铁路、公路、地下交通工程、
港口码头工程、矿山工程中均不同程
度的存在边坡工程地质基础内容研究、 重视不够,甚至根本不进行工程地质 基础研究工作,从而导致了大量工程 失事或造成极大的浪费。这是一种极
不正常的现象。加强和重视边坡工程 地质基础研究,是搞好边坡地质工程 的关键问题之一。
显然,边坡地质工程学的重要基础,是边坡工程 地质研究,工程地质工作是地质工程工作的基础和 前提。
简言之，边坡工程学是研究与边坡工程 有关的岩土问题的科学。
（二）边坡工程的任务 1、查明边坡的物质组成及其性质 2、查明边坡赋存的环境 3、确定边坡岩土体的工程地质性质，特别是物理力
学性质，为边坡评价及设计治理提供指标 4、分析边坡变形破坏的基本类型及其发生机理 5、评价边坡稳定性，选择最佳边坡角及最优的边坡

rfpa系统介绍

rfpa系统介绍

max_ t
t
——最大拉应变
——极限拉应变
§RFPA分析过程流程图
开始
实体建模
实体建模和网格划分，用统计分布函数， 赋每一个基元的刚度和相变值等
施加荷载产生一个新的边界位移或载荷
形成新的刚度矩阵
应力分析
计算基元节点力和位移 是 将相变基元进 行弱化处理
根据相变准则判断 是否有基元相变
线弹性有限 元求解器
请看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及声发射
四、RFPA系统平台介绍
§RFPA系统平台介绍
Ⅰ、RFPA系统计算方面的特点：
① 允许模拟计算由于分步开挖引起的应力重新分布对进一步变形和破坏 过程的影响，也就是说在模拟地下开采中伴随的破坏过程时更接近于 实际情况。 ② 可以通过专门提供的作图工具和参数输入模块，在模型中考虑模拟材 料的微观缺陷，也可以考虑节理、裂隙等宏观缺陷。 ③ 可以模拟自重引起的破坏过程，新的RFPA2D软件系统增加了对地 下工程开挖，地下破坏、地表沉陷、采动影响下煤岩顶板冒落、边坡 失稳等问题的模拟功能。 ④ 增加了对多种统计分布函数如韦伯分布、正态分布、均匀分布等在 材料特性中的嵌入，来考虑材料力学参数（强度、弹模等）的非均匀 性分布特征，从而可以从本质上研究岩石变形的非线性特征。 ⑤ 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（媒岩体瓦斯突出）、温度应 力场耦合问题的模拟分析功能。 ⑥ 边坡稳定性分析模块，主要为强度折减法和离心机法。
§基元的三种形态
◆ 基质基元；是指基元在模型中的当前功能为实体介质。它 的性能由岩石的本构关系来描述。 ◆ 空气基元；是指基元在模型中的当前功能为虚体特性。当 单元介质在拉应力条件下发生断裂后，形成断裂面。就断 裂面的物理本质而言，也就是应力的传递在此出现不连续 或中断。通常的数值计算方法解决这一问题的方法是将单 元中的节点分开，或者是将单元从模型中去掉。但是，这 样做的结果使得模型的数学处理变得极其复杂，而且一般 不适合多裂纹、特别是多裂纹相互交叉的情形。RFPA系 统采用的裂纹处理方法，即空气基元。当基元介质发生断 裂后，我们不是将该单元从模型中去掉，而是用弹模极低 的基元性质取代原有的实体基元的性质，由于新的基元弹 模极低，可以近似的认为实体介质的行为已不存在，这样 在不改变模型数学结构的前提下，却可以使得模型在总体 特性上能够反映出因基元破裂而引起的物理特性的改变。

RFPA2D使用介绍

RFPA2D使用介绍

第四章
基本版【RFPA2D-Basic】 ............................................................12
பைடு நூலகம்
4.1 基本版【RFPA2D-Basic】介绍 ....................................................................... 12 4.2 基本版【RFPA2D-Basic】工作界面及基本操作 ............................................ 12 4.3 基本版【RFPA2D-Basic】典型算列 ............................................................. 21
第二章
RFPA2D软件的特点概述 .................................................................4
2.1 RFPA软件概述 ................................................................................................ 4 2.2 RFPA软件基本原理 ......................................................................................... 4
第三章
安装指南 ......................................................................................10

RFPA2D基本版培训教程ppt课件

RFPA2D基本版培训教程ppt课件

Auto run 自动连续运行
Run step by step单步运行
RFPA2D基本版培训教程
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Select area 区域选择
Draw by mouse 鼠标键盘输入切换
作 图 工 具 条
Circle圆
Double line 双直线
Compositematerial 复合材料
Anchor支护
t r——2类相变残余阀值
c
——最大压应变
m a x _ c ——极限压应变
t
——最大拉应变
m a x _ t ——极限拉应变
②基元相变之后的一定范围内，它代表相变 后阶段的弱介质，具有残余阀值特性。
③如果相变后的基元被高度挤压，则基元犹 如被压密的介质。如果相变后的基元受拉， 使其拉应变达到一定的值时不再将基元看成 是它所代表的介质，处理成空气基元。
加载是否
需要结束
否
是
结束
RFPA2D基本版培训教程
16
三、RFPA-Basic可研究的问题
RFPA2D基本版培训教程
17
§RFPA-2D基本版
◆ RFPA-2D基本版：集中了RFPA系列软件的 基本功能，可进行岩石、混凝土等脆性材料 受载的变形破坏分析，其声发射模式的探测， 亦可进行简单的工程应用分析，如地下工程 开挖及支护过程中的应力场、位移场监测及 声发射（微震）监控等。
RFPA2D基本版培训教程
9
§基元的引入
◆ 细观力学认为；通过细观单元的变形、破坏的个体行为的积 累来反映宏观行为的演化，为研究介质变形和破裂的宏观行为 提供了一种新的途径。所谓的基元，是构成介质的基本细观尺 度单元，是在物理力学性质方面能够代表介质特征的最小单元。 在岩石破裂过程分析RPFA系统中，为了能够充分考虑介质力 学性能的非均匀性以及由这种非均匀性引起的变形、破裂过程 的复杂性，我们引入了三种特性的基元，即基质基元、空气基 元和接触基元。

RFPA2D温度版培训教程

RFPA2D温度版培训教程

观看均匀升温下温度致裂混凝土过程…… 观看均匀升温下温度致裂混凝土过程……
混凝土材料温度致裂演化过程（破坏模式） 混凝土材料温度致裂演化过程（破坏模式）
混凝土材料温度致裂演化过程（应力演化） 混凝土材料温度致裂演化过程（应力演化）
二、热弹性力学基本理论和概念
§温度应力（热应力）的概念 温度应力（热应力）
三、RFPA-Thermo温度版功能按钮 温度版功能按钮 与工具条介绍
基 本 工 具 条
Boundary conditions边界条件 边界条件 Full Screen全屏显示 全屏显示 Copy复制 复制 Self defining系统自定义 系统自定义
Thermal boundary condition 温度边界条件 Stop run强制停止运行 强制停止运行
Acoustic Emission声发射图 声发射图
e/AE弹模和声发射图 弹模和声发射图
Load-step curve 载荷与加载步曲线
AE curve 声发射曲线
显示工具条
Area AE圈定声发射图 圈定声发射图
Multi-Element Information 多单元信息
Slide play幻灯播放 幻灯播放
一、RFPA-T度版简介 温度版简介
◆ RFPA-Thermo温度版是继 温度版是继 基本版推出的， 温度版是继RFPA2D-Basic基本版推出的，利用 基本版推出的 该版本可广泛开展岩石、混凝土、复合材料热载下的变形、 该版本可广泛开展岩石、混凝土、复合材料热载下的变形、破 坏试验，亦可对实际工程中的热载荷进行数值计算分析， 坏试验，亦可对实际工程中的热载荷进行数值计算分析，计算 分析可直观的得到实验及工程实体中的温度场、应力场、 分析可直观的得到实验及工程实体中的温度场、应力场、位移 场及声发射（微震）场的时空演化规律。 场及声发射（微震）场的时空演化规律。

护坡技术交底的培训计划与教材设计

护坡技术交底的培训计划与教材设计

护坡技术交底的培训计划与教材设计随着现代城市建设的快速发展，护坡技术的重要性日益凸显。

为了确保施工人员对护坡技术的全面理解和掌握，开展一系列的培训活动势在必行。

本文将从培训计划与教材设计的角度进行论述，以满足培训的需求。

一、需求分析与目标设定在制定培训计划之前，我们首先需要进行需求分析。

通过调查研究和数据收集，了解施工人员在护坡技术方面的知识和技能现状，以及他们在实践中所面临的问题和困惑。

在此基础上，我们可以明确培训的目标：提高施工人员的护坡技术知识水平，加强他们在实践中的应用能力，确保护坡工程的质量和安全。

二、培训内容与形式培训内容应包括护坡技术的基本理论知识、实际施工操作技巧和安全措施等方面。

同时，为了提高学员的参与度和学习效果，我们可以采用多种培训形式，如课堂教学、案例讨论、模拟实操和现场观摩等。

通过结合理论与实践的方式，可以激发学员的学习兴趣，并加深他们对护坡技术的理解。

三、教材设计的原则与方法在教材设计过程中，我们首先要确保材料的科学性和权威性。

教材内容应基于护坡技术领域的最新研究成果和规范要求，并经过专业人士的审查和验证。

另外，教材的语言要简明易懂，避免使用过于专业的术语，以便学员能够轻松理解和掌握。

四、教材结构与组织根据培训目标和内容的安排，我们可以将教材分为不同的章节和小节。

每个章节应围绕明确的主题展开，以逻辑清晰的方式组织内容。

同时，可以在教材中增加适当的图表、实例和案例分析等，以提高学员对护坡技术的理解和记忆。

五、培训计划的编制制定培训计划时，需要充分考虑学员的实际情况和培训资源的可行性。

根据培训内容和形式，合理安排学习时间和地点，并确定培训师资的配备和培训材料的准备。

同时，还需要与相关部门进行协调，确保培训能够顺利进行。

六、培训评估与后续指导在培训结束后，可以进行培训评估，以评估培训效果和学员满意度。

可以通过问卷调查、考试或实际操作等方式，了解学员对培训的反馈和理解程度。

根据评估结果，进行后续指导和辅导，帮助学员进一步提高护坡技术水平。

RFPA2D边坡版培训教程

RFPA2D边坡版培训教程

脆性本构关系） （基元单轴应力状态下的弹-脆性本构关系） 基元单轴应力状态下的弹 脆性本构关系
§强度准则
fc0是细观基元的单轴抗压强度。εc0是基元的最大压缩主应力达到其单轴抗压强度时对应的最大压缩主应变。fcr 是细观基元的单轴抗压强度。 是基元的最大压缩主应力达到其单轴抗压强度时对应的最大压缩主应变 是基元的最大压缩主应力达到其单轴抗压强度时对应的最大压缩主应变。 是细观基元的单轴抗压强度 为基元残余抗压强度，定义λ为基元的残余强度系数 具体表征为fcr=λ fc0，并且假定 为基元的残余强度系数， 也成立； 为基元残余抗压强度，定义 为基元的残余强度系数，具体表征为 ，并且假定ftr=λ ft0也成立；这里 也成立 这里ft0 是细观基元的单轴抗拉强度； 是基元初始拉伸破坏时的残余强度 是基元初始拉伸破坏时的残余强度。 是弹性极限所对应的拉伸应变 是弹性极限所对应的拉伸应变， 是细观基元的单轴抗拉强度；ftr是基元初始拉伸破坏时的残余强度。εt0是弹性极限所对应的拉伸应变，该应变 可以叫做拉伸破坏应变阀值。 是基元的极限拉伸应变 定义η为极限应变系数 具体表征为εtu=ηεt0。这里残 是基元的极限拉伸应变， 为极限应变系数， 可以叫做拉伸破坏应变阀值。εtu是基元的极限拉伸应变，定义 为极限应变系数，具体表征为 。 余强度系数λ和极限应变系数 都是用于细观基元本构关系中的重要参数。当残余强度系数λ较大时 和极限应变系数 和极限应变系数 都是用于细观基元本构关系中的重要参数。当残余强度系数 较大时，上图所示的 本构关系也称之为弹-脆 塑性本构关系 塑性本构关系。 本构关系也称之为弹 脆-塑性本构关系。 RFPA-SRM在对土坡进行稳定性分析的时候，假设土体是均匀的理想弹塑性材料，计算本构模型采用理想弹塑 在对土坡进行稳定性分析的时候， 在对土坡进行稳定性分析的时候 假设土体是均匀的理想弹塑性材料， 性本构模型。由于土体为典型的抗压不抗拉地质材料，抵抗拉伸应力的能力很低， 性本构模型。由于土体为典型的抗压不抗拉地质材料，抵抗拉伸应力的能力很低，因此在边坡稳定性计算中更 要同时考虑压剪破坏和拉伸破坏。 模型中仍以摩尔库仑准则为剪切破坏判据， 要同时考虑压剪破坏和拉伸破坏。RFPA-SRM 模型中仍以摩尔库仑准则为剪切破坏判据，以最大拉应力准则为 拉伸破坏判据，但模型中土体的抗拉强度值ft0可以设定的很小 计算模型中残余强度系数λ设定值为 可以设定的很小。 设定值为1， 拉伸破坏判据，但模型中土体的抗拉强度值 可以设定的很小。计算模型中残余强度系数 设定值为 ，极限应 变系数可取足够大，模型的本构关系可由上图的弹-脆性本构模型演化成下图所示的理想弹塑性本构模型 脆性本构模型演化成下图所示的理想弹塑性本构模型。 变系数可取足够大，模型的本构关系可由上图的弹 脆性本构模型演化成下图所示的理想弹塑性本构模型。

RFPA2D细观版培训教程

RFPA2D细观版培训教程

“Check DIP Model”命令 改变无模式对话框中结 果的显示方式，一是以 图像分割结果表示，一 是以赋予的弹性模量大 小表示（弹模愈大，颜 色愈亮）；
快捷方式：
六、工程算例RFPA-DIP模拟
① 单轴压缩试验模拟
花岗岩图像
RFPA模型与网格转化
§模拟结果
最小主应力分布
破坏过程中最大剪应力演化
分割图像与有限元网格之间的映射关系
1 2
4
3
x1 ( x 1) d , x2 x d , x3 x d , x4 ( x 1) d ,
y1 (h y ) d y 2 (h y ) d
y3 (h y 1) d y 4 (h y 1) d
灰度等级
G分量
灰度等级
分割 图像
B分量
◆ 通过分析三个分量各 自的直方图，确定每 个分量的分割阈值， 然后再通过组合的方 式，进行细观介质分 类。对于某些复杂的 岩石图像，其各个分 量直方图中并不一定 存在明显的谷，难以 确定分割阈值。一般 可以通过分析某一扫 描线上三个分量的颜 色变化曲线来确定分 割阈值。
§RFPA-DIP操作流程
花岗岩的非均匀性表征图像
§RFPA-DIP操作流程
在不同的细观介质上，按下CTRL+左键
细观介质的力学参数赋值
§RFPA-DIP操作流程
细观介质可以考虑为均质材 料亦可考虑为非均匀材料
赋值后以弹性模量表示的数值模型
§RFPA-DIP操作流程
边界条件
控制条件
§RFPA-DIP操作流程
计算得到应力分布
五、有关功能按钮与工具条简介
§有关功能按钮与工具条简介

无损检测学会二级超声波检测培训ppt课件

无损检测学会二级超声波检测培训ppt课件
– 物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期 性的运动,称为机械振动.
– 周期T 振动物体完成一次全振动所需要的时间,称为振 动周期.单位：秒（S）
– 频率f 振动特物体在单位时间内完成全振动的次数,称 为振动频率.单位：赫兹（Hz）
– 周期和频率互为倒数关系，即 T＝1/f – 谐振（简谐振动） 最简单最基本的直线振动称为谐振.
2021精选ppt
13
• 2.3、超声波检测原理
超声波检测主要是基于超声波在工件中的传播特性， 如在遇到声阻抗不同的两种介质的界面时会发生反射， 声波通过材料时能量会损失等，以脉冲反射法为例， 其原理如下：
1）超声波探伤仪（声源）产生高频电磁振荡信号 （脉冲波）；
2）高频电磁振荡信号加到超声波探头上，产生超声 波；
部缺陷。
2021精选ppt
28
第二章 超声波检测的物理基础
2021精选ppt
29
超声波是一种机械波，是机械振动在介质中 的传播。
该章主要涉及几何声学和物理声学的基本定律
和概念。 几何声学：反射定律、折射定律、波形转换。 物理声学：波的叠加、干涉、衍射等
2021精选ppt
30
§1 振动与波动
• §1－1振动
北京七星
2021精选ppt
11
• 2、超声波检测的基础知识
• 2.1次声波、声波、超声波
次声波、声波、超声波都是在弹性介质中传播的机械 波，同一波型在同一介质中传播的速度相同，它们的区 别在于频率不同。
次声波：f < 20Hz 声波：能引起人们听觉的机械波
20Hz < f < 20kHz 超声波： f > 20kHz 超声波和次声波，人是听不到的。

PFEMA培训资料

PFEMA培训资料
要根据顾客可能发现或经历的情况来描述失效的后果， 要记住顾客既可能是内部的顾客也可能是最终用户。 如果失效模式影响可能影响安全性或对法规的符合性， 要清楚地予以说明。失效的后果应按照所分析的具体 的系统、子系统或部件来说明。还应记住不同级别的 部件、子系统和系统之间存在着一种系统层次上的关 系。例如，一个零件可能会断裂，这样会引起总成的 振动、从而导致一个系统间歇性运行。系统的间歇性 运行可能会造成性能的下降并最终导致顾客的不满。 分析的意图就是在小组所拥有的知识层次上，尽可能 的预测到失效的后果。
2 概述
电力机车质量体系系列培训教材
Part Certification
PROCESS FLOW DIAGRAM (过程流程图)
Family name
474B
Part Number（零件代号)
QS1701131
Part Name（零件名称）
中间轴
Cross Functional Team Members核 ( 心小组成员)
电力机车质量体系系列培训教材
2.1.2 二级目录 潜在失效模式分析（FEMA）概要
1 概述 2 什么是 FEMA？ 3 教材格式 4 FEMA的实施 5 FEMA的三度（严重度S、发生度O、探测度D） 6 FEMA过程顺序
2.1 目录图示
电力机车质量体系系列培训教材
2.1.2 二级目录 潜在失效模式分析（FEMA）概要
过程FMEA应从一般过程的流程图开始。这个流程图应明 确与每一工序相关的产品/过程特性。如果有的话，相应 的设计FMEA中所明确的一些产品影响后果应包括在内。 用于FMEA准备工作的流程图的复制件应伴随着FMEA。
为了便于潜在失效模式及其后果分析的文件化，编制了 过程FMEA表，见附录G 。

高边坡稳定及变形机理的数值模拟分析

高边坡稳定及变形机理的数值模拟分析

收稿日期:2004203210・岩土工程・高边坡稳定及变形机理的数值模拟分析陈玉祥1,王　霞1,刘少伟2(1油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油学院),四川成都,610500;2中国矿业大学(北京校区)资源与安全工程学院,北京,100083) 摘　要:通过对京珠高速公路某高边坡地质背景的详细分析,指出了边坡现状及存在的问题。

利用有限元方法建立边坡有限元地质力学模型,以现场调查资料为边界条件进行计算,结果以图形方式输出。

通过模拟分析边坡开挖过程中的应力场、位移场及塑性区分布情况,重点考察采用不同支护方案时第2排桩的变形和位移发展过程,研究开挖过程中边坡的变形破坏机理,为弄清事故原因,制定合理的边坡治理方案提供理论依据。

关键词:数值模拟;计算模型;边坡;治理方案 中图分类号:U41815+2 文献标识码:A 文章编号:100226029(2004)0520036203 数值模拟计算作为一种岩土力学状态分析的工具,已为学术界和工程界所广泛接受。

它主要用于岩土工程中分析区域力学性质、变形机理以及对研究区域各种力学性质的反演[1]。

应用这种方法,可以方便有效地显示被模拟区域或岩体的各种性质,包括位移场、应力场和变形场。

通过现场实际地质资料调查,建立地质力学模型,合理变换力学参数,进行数值模拟计算,得到不同方案的区域边坡各种力学性质的图形数据和文本数据,进而可弄清边坡产生破坏的机理,为制定边坡的合理加固方案提供依据。

我们在对京珠某高速公路高边坡进行数值模拟分析时,采用东北大学研制开发的RFPA2D 有限元软件[2]。

该软件充分考虑了岩石破裂过程中伴随的非线性和非均匀性等特点,在计算时认为当单元应力达到破坏的准则时发生破坏,对破坏单元进行刚度退化处理,可以以连续介质力学方法处理物理非连续介质问题。

1　边坡现状与地质背景京珠高速公路某高边坡原设计为六级平台、七级斜坡,一级和四级平台处设有两排抗滑桩,抗滑桩中间加挡板。

RFPA2D渗流版培训教程

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k cd
2
式中：k为多孔介质渗透率；d为岩土体颗粒的有效粒径；c为比 例常数。
§ 渗流-损伤耦合方程
当单元的应力状态或者应变状态将满足某个给定的损伤阈 值时，单元开始损伤，损伤单元的弹性模量为：
E (1 D ) E 0
式中：D为损伤变量；E和Eo分别为损伤单元和无损伤单 元的弹性模量，这些参数假定都是标量。
其中Cavity element 和 Equivalent force两种计算方法，一般计算采用空单元法，如果考虑 的问题和分步开挖加支护的话，选择等效节点力法。
系统自定义
(self define)
§系统自定义(self define)
图片类型和尺寸(Picture Type Size)
结果图类型(Type)：此命令主要是定义 在模型计算完成后要显示图形的类型和 尺寸。根据研究问题的需要将相应的结 果图选项上钩上即可。 图形尺寸(Size)：对系统生成的结果图 进行大小设置，选Default默认，系统 根据窗口大小随机生成。 矢量单元间隔(Vector element intervals)：因为要表示矢量场，用箭 头表示矢量的大小方向，箭头方向为矢 量方向，箭头长短表示矢量大小。 位移矢量放大系数 (Displacement vector amplified coeff)：为了计算结 果显示的我们能更好的看清以说明问题 ，对原始矢量大小给予适当的放大。 应力矢量放大系数(Stress vector amplified coeff)：解释同位移放大系 数。
Zoom缩放 Control conditions控制条件 Print打印 Mesh dividing网格划分 Seepage boundary conditions渗流边界条件 Auto run 自动连续运行

RFPA2D基本版培训教程

RFPA2D基本版培训教程
总结词
焊接过程模拟案例通过模拟焊接过程中材料的热传导、相变和力学行为，使学员了解RFPA2D在焊接工艺优化中 的应用。
详细描述
该案例涵盖了焊接模型的建立、热源和边界条件的定义、材料属性的设置以及模拟求解等内容，使学员能够全面 掌握焊接模拟的基本方法和技巧。
感谢您的观看
THANKS
可视化
RFPA2D提供了强大的后处理功能， 可以将模拟结果以图形和动画的形 式呈现，方便用户理解和分析。
RFPA2D的应用领域
边坡工程
用于评估边坡的稳定性， 预测滑坡、崩塌等灾害 的发生，优化边坡设计。
地下水工程
用于模拟地下水渗流、 溶质运移等问题，评估 地下水资源的可持续利
用。
地质工程
用于评估地质结构的稳 定性，预测地震、地裂 缝等地质灾害的影响。
模型设置
边界条件
根据实际情况，为模型设 置适当的边界条件，如固 定、自由、载荷等。
初始条件
为模型设置初始状态，如 位移、速度、压力等。
载荷与作用力
在模型上施加外部载荷或 作用力，以模拟实际工况。
模型求解
选择求解器
求解结果输出
根据模型的复杂性和求解需求，选择 合适的求解器进行计算。
求解完成后，将结果导出为所需的格 式，如文本、图形等。
案例二：注塑成型模拟
总结词
注塑成型模拟案例展示了如何使用 RFPA2D基本版模拟塑料制品的注射 成型过程，包括流动分析、冷却分析 和翘曲分析等。
详细描述
该案例详细介绍了如何建立注塑模型、 设定材料属性、定义工艺参数以及进 行模拟求解，使学员掌握注塑成型的 基本流程和RFPA2D在该领域的应用。
案例三：焊接过程模拟
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plaxis2D-边坡

plaxis2D-边坡
……
---- 计算过程中将土的强度参数(内摩擦角和粘聚力) 逐 步降低，使结构达到极限状态 ---- 安全系数计算： 土所具有的强度参数值与相应于极限状态的强度参数值 之比（自动搜索破坏面）
q is kept constant < qu
二、Plaxis2D边坡应用 ---稳定性分析 Phi/c 折减:
– 不排水材料
• 在阶段1中选择“忽略不排水 ”选项，用来防 止产生超孔隙水压力
– 如果已经使用过K0 过程
• 在初始阶段重复 K0 过程, 但是设置 ΣMweight = 0; 这样就会重置所有初始应 力为0.
重力加载
以下情况下需要使用重力加载 来代替K0过程:
非水平土层
非水平水位线
界面
• 土和结构的相互作用
计算过程中将土的强度参数内摩擦角和粘聚力逐步降低使结构达到极限状态安全系数计算土所具有的强度参数值与相应于极限状态的强度参数值之比自动搜索破坏面qiskeptconstantqu逐步降低破坏线reducedreducedccmsf??tantanreduced?tan二plaxis2d边坡应用稳定性分析c10kpaphi300土坝稳定问题土工结构安全系数的计算宋二祥位移增量等值线图安全系数表示土工织物加强路堤的安全系数土工结构安全系数的计算宋二祥位移增量等值线g1000kpa25c3kpa18knm3k005土工织物抗拉变形刚度ea1900knm计算步骤
界面
Rinter取值建议:
– 砂/钢筋相互作用 – – – –
= Rinter ≈ 0.6 – 0.7 粘土/钢筋相互作用 = Rinter ≈ 0.5 砂/混凝土相互作用 = Rinter ≈ 1.0 – 0.8 粘土/混凝土相互作用 = Rinter ≈ 1.0 – 0.7 土/土工格栅相互作用 = Rinter≈ 1.0

RFPAD动态培训教程

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第36页/共40页
如上图所示，在静态载荷作用下，外部载荷P采用以位移控制的加载方式，每步加载位移为0.002mm，这里给出了第20和30步时的破裂模式；在动态载荷作用下，施加的载荷P为一个梯形应力波，应力波峰值为30 MPa.由此可以看出静态和动态载荷作用下巷道的破裂模式的差异。
§计算结果分析
第37页/共40页
第27页/共40页
§静态-动态分析边界条件的设置
◇进行静态-动态分析，需要指定静态分析的结步，也就是说，从该步开始，后面的分析为动态分析。这个功能对于研究处于静态载荷作用下的动态扰动分析非常有用。如果选择给分析类型，则程序要分别调用静态边界条件和动态边界条件设置对话框，分别进行设置。
第28页/共40页
§主要内容
◆ RFPA-Dynamic动态版简介◆ RFPA-Dynamic的基本原理◆ RFPA-Dynamic可研究的问题◆ RFPA-Dynamic几个特有设置◆ RFPA-Dynamic版分析问题的流程◆ 几个有关动态问题的RFPA模拟
第1页/共40页
一、RFPA-Dynamic动态版简介
第32页/共40页
五、几个有关动态问题的RFPA模拟
第33页/共40页
§均匀杆试样在应力波下的剥落破裂过程
试验内容：◆了解应力波的传播过程◆了解应力波下材料试样的破坏机理
第34页/共40页
第35页/共40页
§巷道在静态和动态载荷下的破裂过程
试验内容：◆了解巷道在静态载荷下的破坏模式及过程◆了解巷道在动态载荷下的破坏模式及过程
第20页/共40页
§ RFPA-Dynamic可研究的问题
（1）均匀及非均匀材料中应力波的传播规律。（2）引力波诱发的材料的变形与破裂过程。（3）岩石、混凝土等材料的动态变形、破坏以及声发射规律。（4）冲击载荷作用下的岩石及混凝土结构的破坏过程。（5）动-静组合加载下岩石及混凝土结构与破裂过程。

RFPA2D动态版培训教程

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案例二：地质建模
总结词
地质建模是rfpa2d动态版的另一个重要应用，通过该案例，可以学习到如何利用rfpa2d动态版进行地 质模型的建立和分析。
详细描述
地质建模是石油勘探开发中的关键环节，rfpa2d动态版提供了丰富的地质建模工具，包括网格生成、 模型建立、属性分析等方面的操作。通过该案例的学习，学员可以掌握rfpa2d动态版的地质建模流程 和方法，提高对地质建模的理解和技术水平。
解决方案4
查看软件帮助文档，了解导出计算结 果的正确方法。
05
总结与展望
总结
本次培训教程主要介绍了rfpa2d动态 版软件的基本操作、建模流程、材料属 性设置、边界条件和载荷设置、求解设 置以及后处理等内容，帮助学员掌握该
软件的使用方法和应用技巧。
通过案例演示和实践操作，使学员能够 更好地理解rfpa2d动态版软件在解决 实际工程问题中的应用，提高学员解决
案例三：油藏模拟
总结词
油藏模拟是rfpa2d动态版的又一重要应 用，通过该案例，可以学习到如何利用 rfpa2d动态版进行油藏模拟和分析。
VS
详细描述
油藏模拟是石油勘探开发中的核心环节， rfpa2d动态版提供了全面的油藏模拟工 具，包括模型建立、历史拟合、预测等方 面的操作。通过该案例的学习，学员可以 掌握rfpa2d动态版的油藏模拟流程和方 法，提高对油藏模拟的理解和技术水平。
推广。
针对rfpa2d动态版软件在实际 应用中遇到的问题和挑战，开展 研究和探讨，推动该软件的进一
步发展和完善。
感谢您的观看
THANKS
布 上创建各种类型的对象。
编辑对象
可以对已创建的对象进行移动 、旋转、缩放等操作，以便调 整其位置和大小。
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式中，K为安全系数；Step为破坏时的加载步数；Δg首先，复选上Degradation，输入折减系数，有折减Cohesion值和折减tanFAI两种：
如Cohesion折减系数输入0.01，表示每个计算步Cohesion值折减原值的1%。
（基元单轴应力状态下的理想弹-塑性本构关系）
以上介绍的本构关系是基于基元在理想单轴应力状态下得出的，基元在三维应力状态下的本构模型及参数关 系，在RFPA相关论文中已经进行了全面系统的介绍。
§RFPA-SRM中岩土结构失稳判据
◆ 以边坡分析为例，由于大部分滑坡都是一个边坡渐进破坏诱致失稳的演化 过程，而不是一个毫无前兆的突然失稳过程。因此，稳定性分析的一个关键问 题是如何根据计算结果来判别边坡是否处于失稳状态。目前边坡分析软件的失 稳判据主要有两类： （1）在有限元计算过程中采用力和位移求解的不收敛作为边坡失稳的标志； （2）以塑性应变从坡脚到坡顶贯通作为边坡失稳的标志。通常，边坡的失稳会 伴随着大位移的出现，而在有限元计算中，大位移的出现是由局部大变形造成 的。这种大变形必然造成基元的破坏。 RFPA-SRM 采用折减计算步中出现基元破坏数最大时的时刻作为边坡失稳 的临界点。这种方法，在本质上与上述两类方法是一致的。由于RFPA-SRM在 进行计算分析时，自动记录了每一折减步中的基元破坏个数，用这种方法来判 断边坡失稳，简单、有效。

s


(c tg )dl dl
0 l 0
式中：为安全系数；s为滑动面上抗剪强度；为滑动面上实际剪力。 RFPA-Centrifuge中，让模型单元自重逐步增加，当破裂面贯通时认为边坡失 稳，安全储备系数定义为失稳时单元自重与初始单元自重的比值，以K表征， 计算公式如下： K＝（γ+γ（Step-1）Δg ）/γ＝1+（Step-1）Δg
在用有限元计算寻找 Fs 时，就是不断对强度参数按一定步长或比例进行折减，当计算达到 了平衡状态，即边坡失稳破坏时，此时求得的 Fs 即为边坡的强度储备安全系数。 基于上述强度储备的概念，同时结合RFPA的基元本构模型特征，RFPA-SRM的强度折减方 法采用对初始强度 f0 折减，f0 统一了基元的抗压（抗剪）、抗拉强度，折减准则如下：
初级培训教程
RFPA2D-Slope边坡版
§主要内容
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ RFPA-Slope边坡版简介 强度折减法的基本原理 离心加载法的基本原理 RFPA-SRM版界面介绍 RFPA-Centrifuge版界面介绍 RFPA-Slope边坡版分析问题的流程 RFPA-SRM强度折减法算例 RFPA-Centrifuge离心加载法算例
§安全系数的定义
◆安全系数 Fs 也称稳定系数，是边坡稳定性研究中的一个重要概念。传统边坡稳定性的极 限分析中安全系数定义为滑动面的抗滑力与下滑力之比；基于强度储备概念的安全系数 Fs 的定义为：当材料的抗剪强度参数c和φ分别用其临界强度参数c’ 和φ’ 所代替后，边坡将处 于临界平衡状态，其中
tan ' tan / Fs
§RFPA-Centrifuge中的边坡失稳判据
◆ RFPA-Centrifuge中以最大的基元破坏数作为边坡失稳的判据。RFPA离心 加载法在进行计算分析时，自动记录了每一加载步的基元破坏个数，用这种方 法来判断边坡失稳，简单、有效。
§边坡安全系数的定义
◆安全系数也称稳定系数，是边坡稳定性研究中的一个重要概念。传统边坡稳 定性分析的极限平衡法采用摩尔－库仑屈服准则，安全系数定义为滑动面的抗 滑力与下滑力之比： l
观看重力作用下边坡滑坡过程……
RFPA2D modeling of slope sliding
RFPA2D modeling of slope sliding
二、强度折减法的基本原理
§强度折减概述
◆强度折减：是在有限元计算中将岩或土体强度参数（包括抗剪、抗
拉强度）逐渐降低直到其达到破坏状态为止。程序可以自动根据计算结 果得到破坏面（应变突变的地带），同时得到强度储备安全系数。 RFPA-SRM系统基于对岩石细观层次结构的认识，假定岩石的细观力 学性质具有统计性，首先把岩石离散成适当尺度的细观基元，对于这些 组成材料的细观基元，考虑其非均匀性特性，按照给定的Weibull统计 分布函数，对这些单元的力学性质进行赋值，这样就生成了非均匀岩土 结构的数值模型。这些细观基元可以借助有限元法作为应力分析工具来 计算其受载条件下的位移和应力。在此基础上，通过基元破坏分析，考 察基元是否破坏，从而获得基元材料性质的新状态。RFPA-SRM 将细 观基元的强度以线性关系、按一定步长逐渐折减，每折减一次，应力分 析程序将进行迭代计算，寻找外力与内力的平衡，并在此基础上进行破 坏分析，直至边坡宏观失稳破坏，求得边坡的滑动破坏面。
§网格划分
Weibull分布函数：

m e
m 1
0
m
Y Length(mm),X length(m): Y方向和X方向的尺寸均为所研究问题的实际尺寸，单位为毫米，建立模型的时 候需要将实际尺寸换算成毫米，单元尺寸为实际 尺寸除单元个数。 Rows(Elements),Cols(Elements): 单元列数和行数，单元尺寸的划分原则前面已讲述。 Heterogeneity Index行：为均质度，weibull统计分布函数中的参数m，反映岩石介质的均质性。若模拟地下 工程等必须考虑模型本身的重力的工程问题时，需要输入自重的参数，注意自重的单位：N/mm3。 Mean Value: 为单元物理力学参数的平均值。
一、RFPA-Slope边坡版简介
§ RFPA-Slope边坡版简介
◆ RFPA-Slope边坡版是在RFPA2D-Basic基本版的基础上，将强 度折减和离心机的基本原理引入岩石破裂过程分析方法之中而 推出的，分为RFPA2D-SRM和RFPA2D-Centrifugation两个分 析模块。该版本的数值计算方法全面满足静力许可、应变相容、 以及岩土体的非线性应力－应变关系，在求解安全系数时，无 需假定滑动面的具体位置和形状，也无需进行条分，程序可自 动求得滑动面；模拟过程中能够跟踪边坡起裂、裂纹发展和滑 动面的形成过程；对安全系数的计算中，以基元破坏个数的最 大值作为边坡失稳的判据，方法简单、有效；能够对复杂地质、 地貌的岩、土质边坡进行稳定性分析，不受边坡几何形状和结 构的限制，边坡中的不同构造、产状和特性的结构面均可以在 数值模型中得以再现，能够为深入研究边坡的稳定性提供理论 支持并为边坡的设计提供指导。
§强度屈服准则
◆在细观基元受力的初始状态，细观基元是弹性的，其力学性质可以完全由 其弹性模量和泊松比来表达。采用具有拉伸截断的摩尔-库仑准则（包括最大 拉应力准则）作为基元破坏的强度阀值。即，当细观基元的最大拉伸应力变 达到其给定的拉伸应力阀值时，该基元开始发生拉伸破坏。当细观基元的应 力状态满足摩尔-库仑准则时，该基元发生剪切破坏。破坏后的基元根据设定 的残余强度系数可继续承受一定的载荷，破坏基元的本构关系用具有残余强 度的弹-脆性本构关系来表达。
§强度屈服准则
◆RFPA-SRM 主要引入具有拉伸截断的摩尔库仑准则作为细观基元破坏的准则。在细观基元受 力的初始状态，认为细观基元是弹性的，其力学性质可以完全由其弹性模量和泊松比来表达。 随着基元应力的增加，摩尔库仑准则和最大拉应力准则分别作为基元破坏的阀值。首先考察拉 伸破坏，如果细观基元的最大拉伸应力达到其给定的拉伸应力阀值时，该基元开始发生拉伸破 坏。其次，在没有发生拉伸破坏的情况下，再考察剪切破坏。如果细观基元的应力状态满足摩 尔库仑准则，该基元发生剪切破坏。破坏后的基元根据设定的残余强度系数可继续承受一定的 载荷。破坏基元的本构关系用具有残余强度的弹-脆性本构关系来表达。基元在理想单轴受力状 态下满足的剪切破坏与拉伸破坏本构关系如下图所示。
§离心机加载概述
◆ 在岩土工程问题研究中，采用小比例尺模型来模拟实际工程是常用的方法。然而常规小比例尺 模型由于其自重产生的应力远低于原型，因而不能再现原型的特性。解决这一问题的唯一途径就是 提高模型的自重，使之与原型等效。许多研究表明在正常重力下做小比例尺的模型试验，用离心加 速是模拟体积力的最有效的方法。 RFPA-Centrifuge基于离心加载试验的基本原理，将离心加载算法引入到岩石破裂过程分析 RFPA系统中，形成了RFPA-Centrifuge离心加载法。RFPA-Centrifuge方法将继续发挥RFPA在岩土 介质破裂过程研究方面的优势，研究岩土工程的安全储备、稳定性发展趋势，自动获得破裂面，同 时求出相应稳定性安全系数的目的，更方便、准确、全面地对岩土工程进行分析，旨在为岩土工程 的稳定分析提供一种新的便捷、有效方法。RFPA-Centrifuge离心机法基本原理离心加载试验，通 过离心机高速旋转使土工模型体积力增加，形成人工重力，进而反映工程原型的力学特性，观察破 坏模式、了解安全储备。设模型的几何尺寸是原型的1/n倍，原型的容重为γρ=ρg，ρ为土体质量，g 为重力加速度，模型的容重为γm=ρa， a为总加速度向量。按照模型与原型的应力相一致的条件， 即σp=σm，得到ρg hp=ρa hm，于是： a = (hp/hm)g = n g RFPA-Centrifuge基于对岩石细观层次结构的认识，假定岩石的细观力学性质具有统计性，首先把 岩石离散成适当尺度的细观基元，对于这些组成材料的细观基元，考虑其非均匀性特性，按照给定 的Weibull统计分布函数，对这些单元的力学性质进行赋值，这样就生成了非均匀岩石的数值试样。 这些细观基元可以借助有限元法作为应力分析工具来计算其受载条件下的位移和应力。在此基础上 ，通过基元破坏分析，考察基元是否破坏，从而获得基元材料性质的新状态。RFPA-Centrifuge将 细观基元的自重以线性关系、按一定步长逐渐增加，每增加一次，有限元计算程序将进行迭代计算 ，寻找外力与内力的平衡，同时进行破坏分析，直至边坡宏观失稳破坏，求得数值模型的滑动破坏 面，以获得最大破坏单元数的计算步作为边坡失稳的临界点，计算相应的安全系数。