FLAC3D建模方法

flac3d教程
FLAC3D是一种常用的三维有限差分软件，用于地质工程、岩土力学和地下空间开发等领域的数值模拟。

该软件具有强大的土体和岩体模拟能力，可以模拟地表沉降、岩石崩塌、地下水渗流等复杂地质现象。

使用FLAC3D进行模拟需要按照以下步骤进行操作：
1. 创建模型：首先要创建一个FLAC3D模型文件，可以通过几何建模软件或文本编辑器创建一个文本文件，并使用FLAC3D的特定语法定义模型的几何形状和参数。

2. 设定材料参数：在模型中定义岩土体的物理和力学参数，例如密度、弹性模量、摩擦角等。

这些参数将在模拟过程中用于计算岩土体的应力和变形。

3. 定义边界条件：为模型设置边界条件，如固支、自由表面、初始应力等。

这些边界条件将在模拟中约束模型的行为。

4. 施加荷载：根据实际情况为模型施加相应的荷载，例如施加地震力、垂直载荷等。

可以根据需要在模拟过程中改变或删除荷载。

5. 运行模拟：使用FLAC3D软件运行模拟，计算模型在荷载作用下的应力和变形响应。

模拟可以在软件界面中进行，也可以通过命令行方式进行。

6. 分析结果：模拟完成后，可以通过FLAC3D软件提供的各种功能和工具来分析模型的结果。

例如，绘制应力云图、位移云图、剪切云图等，以及输出模型的计算数据。

需要注意的是，在使用FLAC3D进行模拟时，应根据具体问题进行合理的模型设计和参数设定，并且进行准确的边界条件设置。

同时，还需要对模拟结果进行合理分析和解释，以得出有关工程或地质现象的结论。

FLAC3D简述与使用步骤FLAC3D是一款基于离散元素法的三维地质和岩土力学建模软件。

它被广泛应用于地下工程、坡体稳定性分析、隧道开挖、地震工程等领域。

FLAC3D提供了多种功能和分析工具，能够模拟各种复杂的地质和岩土力学现象，并通过模拟结果来评估工程结构的安全性。

使用FLAC3D进行建模和分析过程主要分为以下几个步骤：1.定义模型几何结构：使用FLAC3D的几何建模工具，如创建网格、设置边界条件、定义材料属性等，确定模型的几何结构。

2.定义边界条件：根据实际情况，设置模型边界的约束条件，如固定边界、地震荷载、水力条件等。

FLAC3D提供了一系列的边界条件选项，可以根据需要进行设置。

3.定义材料属性：为模型中的不同材料定义物理和力学属性，如密度、弹性模量、黏聚力、内摩擦角等。

FLAC3D支持多种材料模型，可以根据材料的力学性质选择适当的模型。

4.定义初始状态：设置模型的初始应力和应变状态。

可以通过设置固定边界、施加初始地下水压力等方式来定义模型的初始状态。

5.施加荷载：根据需求，在模型内施加相应的荷载条件。

可以通过施加外部荷载、施加内部应力改变形状等方式来模拟不同的荷载情况。

6.运行模拟：完成前面的步骤后，可以运行模拟来获取模型的响应。

FLAC3D使用显式数值方法进行计算，根据模型中定义的边界条件、材料属性和施加的荷载进行模拟计算。

计算结果将包括应力、应变、变形等信息。

7.分析结果：对模拟结果进行分析和评估。

FLAC3D提供了各种可视化工具，如三维模型图、应力云图、应变云图等，可以直观地了解模型的响应状况，并进行进一步的分析。

8.优化模型：根据分析结果，可以对模型进行调整和优化，来改善工程结构的安全性和稳定性。

可以调整材料属性、边界条件以及荷载条件等，重新运行模拟，直到满足设计和安全要求为止。

总结：FLAC3D作为一款强大的三维地质和岩土力学建模软件，可以模拟各种复杂的地质和岩土力学现象，并通过模拟结果来评估工程结构的安全性。

利用FLAC3D 进行数值分析的第一步便是如何将物理系统转化为由实体单元和结构单元所组合的网格模型（Modeling ），该模型与分析对象的几何外形特征相一致。

目前，FLAC3D 网格模型的建立方法可分为两种，即直接法及间接法，直接法是按照分析对象的几何形状利用FLAC3D 内置的网格生成器建模，网格和几何模型同时生成，该方法较适用于简单几何外形的物理系统；与之不同，间接法则适用于复杂的、单元数目较多的物理系统，该方法建立网格模型时，像一般计算机绘图软件一样，通过点、线、面、体，先建立对象的几何外形，再进行实体模型的分网（Meshing ），以完成网格模型的建立，FLAC3D 自身不具备间接法建模功能，读者可借助第三方软件与FLAC3D 的接入轻松实现。

本章主要介绍FLAC3D 的网格建模方法，包括利用网格生成器建立简单网格、利用第三方软件进行模型导入以及复杂模型的方法。

本章要点：z FLAC3D 网格单元的基本类型 z 网格的连接z FLAC3D 网格的数据格式z 常用有限元模型与FLAC3D 的接入 z复杂模型的建立5.1 简单网格的建立5.1.1 基本网格的形状FLAC3D 内置网格生成器中的基本形状网格有13种，通过匹配、连接这些基本形状网格单元，能够生成一些较为复杂的三维结构网格。

网格单元的基本类型和特征如表5-1所示，基本可以归为四大类，即六面块体网格、退化网格、放射网格和交叉网格。

5FLAC3D 建模方法表5-1 FLAC3D 基本形状网格的基本特征5.1.2 单元网格的生成生成块体网格（Brick ）的命令格式如下：generate zone brick p0 x0 y0 z0 p1 x1 y1 z1 …… p7 x7 y7 z7 size n1 n2 n3 ratio r1 r2 r3或者generate zone brick p0 x0 y0 z0 p1 add x1 y1 z1 …… p7 add x7 y7 z7 size n1 n2 n3 ratio r1 r2 r3在该命令中，generate 为“生成网格”之意，可以缩写为gen ，zone 表示该命令文件生成的是实体单元，brick 关键词表明建立的网格采用的是brick 基本形状，p0，p1……p7是块体单元的8个控制点，其后跟这些点的三维坐标值（xn, yn, zn ），含义是由8个点可确定一个六面体网格。

基于Gocad-surfer-犀牛-ansys的flac3d建模步骤QQ：416730183以专业地质建模软件gocad为基础，借助ansys的强大建模能力，为Flac3d的建立复杂的三维地质模型。

Gocad-xyz把拟合好的各地层面输出成散点，把excel中的xyz值做成txt格式。

surfer插值Grid/data生成XX.grd 一定要记得插值中的X、Y行的Node数Open/XX.grd 保存成XYZ.datNew worksheet，Open/XYZ.dat 保存成XYZ.csv（保存呢csv格式的目的是为了使得插值数据间存在逗号）用记事本打开XYZ.csv另存为XYZ.txt编辑XYZ.txt 在数据前面加入三行并保存，如下Srfptgrid空格Y行Node数空格X行node数Surfer-犀牛犀牛/工具/指令集/从文件读取读取编辑后的XX.txt,自动生成面文件/另存为/XX.iegsMidas中数据准备（备选）为防止生成的面范围不完全满足要求区域，需把各地层面做的稍大点（比实际建模范围稍大），并在midas中做好底面（黄色）、隧洞面（红色）等，然后整体保存成iegs。

这里不用midas建模，是因为个人感觉midas划分网格时的功能不如ansys强大，不规则体的自由划分网格有时候难以实现。

如果ansys用的比较熟练，不用在midas中做数据准备，这一步可以直接在ansys中完成。

Ansys-civilfemansys导入iegs地层面。

Ansys中主要的操作：（1）底面拉升成体modeling/operate/extrude/ by areas（2）面切割体——在布尔运算里（3）体布尔运算建隧洞模型要用到overlap命令几何模型建好后，划分网格，用haitang 大神的转换工具做flac3d的模型文件，再用flac3d读取即可。

结构单元转换Ansys-civilfem如果还涉及到结构单元的转换，可用civilfem的功能。

FLAC3D建模分析FLAC3D是由美国Itasca公司开发的三维有限差分分析软件，广泛应用于地质力学、岩土工程和岩石力学领域。

它可以用于模拟和分析地下工程中的各种力学问题，如地下开挖、边坡稳定性、岩体围岩交互作用等。

本文将从FLAC3D的建模流程、材料模型、边界条件等方面介绍FLAC3D的建模分析方法。

首先，FLAC3D的建模过程通常包括数据准备、网格划分、材料属性定义、边界条件设置和模型求解等步骤。

在进行建模前，需要对工程对象进行充分的调查和数据收集，例如通过地质勘探和实地观察获取地质参数，如岩性、均质性、结构面等信息。

然后，将采集的数据进行整理和处理，以便能够在FLAC3D中进行建模分析。

其次，FLAC3D的网格划分是建模的关键步骤之一、合理的网格划分对建模结果的准确性和可靠性至关重要。

FLAC3D提供了不同的网格生成方法，如三角剖分、四面体剖分等，可以根据具体问题选择合适的方法。

在进行网格划分时，需要注意对复杂几何体的处理，如采用锥形、楔形等特殊的网格单元来刻画几何体的形状和结构。

然后，FLAC3D中的材料模型是进行模拟分析的核心。

FLAC3D提供了多种材料模型，如弹性模型、弹塑性模型、损伤模型等，可以根据工程对象的特点选择相应的材料模型。

在设定材料模型时，需要确定材料的力学性质参数，如弹性模量、泊松比、黏滞参数等。

此外，还需要考虑材料的非线性行为，如材料的破坏以及损伤扩展等。

接下来，FLAC3D的建模分析还需要设置边界条件。

边界条件是模拟分析中模型的外部约束条件，能够模拟实际工程中存在的边界效应。

FLAC3D提供了多种边界条件设置方法，如约束边界条件、自由边界条件、外加载荷等。

在设置边界条件时，需要根据实际工程情况对边界的约束、内外力的作用以及位移和应力的变化等进行合理的设定。

最后，FLAC3D的模型求解是进行建模分析的最后一步。

在进行模型求解时，首先需要对模型进行网格适应和网格收敛性检验，以确保模型的可靠性和准确性。

基于flac3d 对碎石桩数值模拟的建模方法研究发布时间：2021-06-28T06:33:44.575Z 来源：《防护工程》2021年6期作者：夏铨丘健林蔡晓聪莫海钊[导读] 随着碎石桩的在道路工程等领域的广泛应用，碎石桩不仅仅应用在持力层受力条件良好的地区，而且也渐渐应用在一些软土层厚度大的地区。

但是对碎石桩的理论研究是不甚成熟。

本文对用flac3d对碎石桩建模的方法进行讲解。

flac3d有限差分软件对于在悬浮筋箍碎石桩的板荷实验的数值模拟主要构成包括，碎石，软土，接触单元和土工格栅。

夏铨丘健林蔡晓聪莫海钊广州大学广东广州 510006摘要：随着碎石桩的在道路工程等领域的广泛应用，碎石桩不仅仅应用在持力层受力条件良好的地区，而且也渐渐应用在一些软土层厚度大的地区。

但是对碎石桩的理论研究是不甚成熟。

本文对用flac3d对碎石桩建模的方法进行讲解。

flac3d有限差分软件对于在悬浮筋箍碎石桩的板荷实验的数值模拟主要构成包括，碎石，软土，接触单元和土工格栅。

关键词：flac3d 数值模拟碎石桩1．碎石，软土参数取值方法1.1 碎石和软土用摩尔库伦本构模型进行模拟。

那么，摩尔-库伦本构模型涉及到的材料参数为：弹性模量、泊松比、体积模量、剪切模量、内聚力、内摩擦角、膨胀角、密度。

参数的取值是根据实验的结果来取值的。

具有一定的依据。

1.2采用莫尔-库仑本构模型将软土模拟为线弹性全塑性材料。

体积模量和剪切模量可以用弹性模量和泊松比表示，公式如下（4-1）（4-2）1.3 式中、、、分别表示体积模量、剪切模量、弹性模量和泊松比。

在不固结不排水试验中，试样的有效围压为零，则取主应力差最大值的一半即为软土的粘聚力。

摩尔-库仑本构模型的初始弹性模量由应力-应变曲线的初始斜率确定。

然后用flac3d软件对三轴实验进行模拟，输入由实验得到的粘聚力和摩尔-库仑本构模型的初始弹性模量。

其模型尺寸与三轴试验试样的尺寸一致，然后保持模型的侧边压力和围压一致，用赋予上表面较小的速度，模拟三轴实验，根据数值模拟的结果来对粘聚力和弹性模量修改，直到模拟结果和实验结果在误差范围，则确定参数取值。

利用FLAC3D 进行数值分析的第一步便是如何将物理系统转化为由实体单元和结构单元所组合的网格模型（Modeling ），该模型与分析对象的几何外形特征相一致。

目前，FLAC3D 网格模型的建立方法可分为两种，即直接法及间接法，直接法是按照分析对象的几何形状利用FLAC3D 内置的网格生成器建模，网格和几何模型同时生成，该方法较适用于简单几何外形的物理系统；与之不同，间接法则适用于复杂的、单元数目较多的物理系统，该方法建立网格模型时，像一般计算机绘图软件一样，通过点、线、面、体，先建立对象的几何外形，再进行实体模型的分网（Meshing ），以完成网格模型的建立，FLAC3D 自身不具备间接法建模功能，读者可借助第三方软件与FLAC3D 的接入轻松实现。

本章主要介绍FLAC3D 的网格建模方法，包括利用网格生成器建立简单网格、利用第三方软件进行模型导入以及复杂模型的方法。

本章要点：z FLAC3D 网格单元的基本类型 z 网格的连接z FLAC3D 网格的数据格式z 常用有限元模型与FLAC3D 的接入 z复杂模型的建立5.1 简单网格的建立5.1.1 基本网格的形状FLAC3D 内置网格生成器中的基本形状网格有13种，通过匹配、连接这些基本形状网格单元，能够生成一些较为复杂的三维结构网格。

网格单元的基本类型和特征如表5-1所示，基本可以归为四大类，即六面块体网格、退化网格、放射网格和交叉网格。

5FLAC3D 建模方法表5-1 FLAC3D 基本形状网格的基本特征5.1.2 单元网格的生成生成块体网格（Brick ）的命令格式如下：generate zone brick p0 x0 y0 z0 p1 x1 y1 z1 …… p7 x7 y7 z7 size n1 n2 n3 ratio r1 r2 r3或者generate zone brick p0 x0 y0 z0 p1 add x1 y1 z1 …… p7 add x7 y7 z7 size n1 n2 n3 ratio r1 r2 r3在该命令中，generate 为“生成网格”之意，可以缩写为gen ，zone 表示该命令文件生成的是实体单元，brick 关键词表明建立的网格采用的是brick 基本形状，p0，p1……p7是块体单元的8个控制点，其后跟这些点的三维坐标值（xn, yn, zn ），含义是由8个点可确定一个六面体网格。

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O4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：O1O2M1M2A B图二在图二中圆弧O1AB 的圆心为O1，圆心坐标为（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：|11||1|O M k O A =（1） '|1|1|1|M A k k O A ==- （2） M2的坐标为M2x,M2y则： '21(21)M x M x k O x O x -=- （3）'21(21)M z M z k O z O z -=- （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*degrad ;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;调整节点位置def dingpg=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)/r1k1=1-kgp_xpos(pg)=k1*(O2x-O1x)+xxgp_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。