FLAC3D和3DEC的区别(itasca论坛)
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FLAC3D使用问答看到其它板块上都有这个FAQ,也就是常见问题问答,今天抽了时间进行了整理,想到了就写下来了,因为看到很多初学者费了很多的时间,但是还是没有将常用的命令掌握,所以这个也可以作为入门的初级教材,使大家能够快速的上手,而不用为了某个小命令到处求助。
1. FLAC3D是有限元程序吗?答:不是!是有限差分法。
2. 最先需要掌握的命令有哪些?答:需要掌握gen, ini, app, plo, solve等建模、初始条件、边界条件、后处理和求解的命令。
3. 怎样看模型的样子?答:plo blo gro可以看到不同的group的颜色分布4. 怎样看模型的边界情况?答:plo gpfix red sk5. 怎样看模型的体力分布?答:plo fap red sk6. 怎样看模型的云图?答:位移:plo con dis (xdis, ydis, zdis) 应力:plo con sz (sy, sx, sxy, syz, sxz) out on7. 怎样看模型的矢量图?答:plo dis (xdis, ydis, zdis)8. 怎样看模型有多少单元、节点? r答:plo info9. 怎样输出模型的后处理图?答:File/Print type/Jpg file,然后选择File/Print,将保存格式选择为jpe文件10. 怎样调用一个文件?答:File/call或者call命令11. 如何施加面力?答:app nstress12. 如何调整视图的大小、角度?答:综合使用x, y, z, m, Shift键,配合使用Ctrl+R,Ctrl+Z等快捷键13. 如何进行边界约束? ~答:fix x ran (约束的是速度,在初始情况下约束等效于位移约束)14. 如何知道每个单元的ID?答:用鼠标双击单元的表面,可以知道单元的ID和坐标15. 如何进行切片?答:plo set plane ori (点坐标) norm (法向矢量)Plo con sz front(behind) ou onplo con sz plane (显示z方向应力的切片)16. 如何保存计算结果?答:save +文件名17. 如何调用已保存的结果?答:rest +文件名;或者File / Restor18. 如何暂停计算?答:ECS19. 如何在程序中进行暂停,并可恢复计算?答:在命令中加入pause命令,用continue进行继续20. 如何跳过某个计算步?答:在计算中按空格键跳过本次计算,自动进入下一步21. Fish是什么东西?答:是FLAC3D的内置语言,可以用来进行参数化模型、完成命令本身不能进行的功能22. Fish是否一定要学?答:可以不用,需要的时候查Mannual获得需要的变量就可以了23. FLAC3D允许的命令文件格式有哪些?答:无所谓,只要是文本文件,什么后缀都可以24. 如何调用一些可选模块?答:config dyn (fluid, creep, cppudm)25 .如何在圆柱体四周如何施加约束条件?可以用fix ... ran cylinder end1 end2 radius r1 cylinder end1 end2 radius r2 not,其中r2<R1< SPAN>,其实就是选择range的时候选两个圆柱的差,即得到边界。
1Flac:大变形、破坏,灵活性,开放性,软件来源于实际工程,所以可靠度很高,但并是能解决所有的问题;Ansys & Abauqs:通用性软件,在结构方面很强,特别是Abaqus 在非线性方面。
在岩土方面,我没有实际用过,只别人说还可以。
Plaix:操作比较简单,开发人员都有工程背景,软件计算的结果比较可靠;Midas/Gts:韩国的软件,以前是搞桥梁的,最近才转岩土,没有很强的理论背景,不知道计算出来的东西可不可靠。
或者在某一方面得到实际工程的验证,但可靠度还有呆进一步;Geo:边坡、非饱和渗流方面比较牛,特别是非饱和渗流方面,理论创建者是非饱和渗流的奠基人;Rc:岩石力学方面很牛,原因也是因为理论支持是这方面的大牛人;总结:建议从难的基础的学起,搞基础理论搞清楚了,做出来的东西才是东西。
不然随便拿个软件算算,只在乎软件的易学以及图形的漂亮,而不管到底最后结果如何,肯定会出问题的。
所以从Flac 软件学起,搞清楚理论背景。
把理论搞清楚后,再选择一些相对简单的软件比较好。
这样对计算出来的结果心里有底。
2通用软件的功能的确比较强大,但是针对性不强,比如我们都是学岩土的,土的本构关系、土和结构的接触啊等都是比较复杂,如果是通用软件,那么你都要一一的去设置,非常麻烦,当然如果你学的非常好,土力学的概念非常清晰,有限元的知识功底也很强大,那当然是没问题的。
如果我们是个新手,我想在一开始的单元选择和网格划分上就有点难住了,我认识很多人都是用通用软件,但只是照着例子做一遍,并不知道为什么要那样设置,等到变个情况时候,就是不知道怎么做了!我们学习软件当然并不是只学个操作,重要的原理,知道所以然。
所以,我的建议是先学比较容易上手的专业软件,这样你可以通过学习这个软件带动自己学习这个专业的知识,比如看软件的效验手册和科学手册你都会学到很多,让你回顾一下,岩土的一些理论比如本构、固结、渗流等,并且让你知道软件大概是怎么去模拟及它们的误差会在哪里。
FLAC常用命令1、怎样开始入门?答:初步学习首先看说明书User's gurid的Section2 Getting started和Section 3 Problem sloving with FLAC2、需要注意的命令答:grid gen prop interface ini fix set hist step solve pause cont sav 等,在学习的过程中遇到这些命令和不会的命令应该查看说明书的Command Reference,里面讲的很清楚,特别需要注意的是一定要仔细看一下Command Reference开头的Optional Range Phrases,这是讲范围的,因为很多命令的施加都需要加到模型的一部分,这里就告诉你怎样来表示这一部分。
这一原则同样适合与其他5个ITASCA软件。
还有一点就是六个软件(FLAC FALC3D UDEC 3DEC PFC PFC3D)的range大不相同,要注意区分。
3、FLAC和FLAC3D建模有什么区别?答:FLAC和FLAC3D基本的建模思想大致是一样的,不同的是FLAC是首先用GRID 命令把整体的网格画出来,然后用MODELL NULL命令把网格分成许多部分,再用GEN命令把这些部分一块一块搭接起来。
然后再用GEN LINE,GEN ARC等命令画出要开挖的边界,在FLAC中产生网格的命令只有一个GRID,而且只能用一次。
而FLAC3D是直接用GEN 命令一块一块搭接,GEN可以用很多次。
4、怎样查看模型?答:plot grid 可以查看网格plot grid num 可以查看节点号。
5、怎样查看边界条件?答:plot fix6、怎样查看预先留设的开挖边界?答:plot grid mark7、怎么查看模型的云图?答:pl cont syy (sxx xdis ydis smax smid smin)8、怎样查看模型的矢量图(网格/位移/速度)?答:pl grid/disp/vel red9、怎样查看INTERFACE?答:pl grid iface id redprint iface id ; id 是interface的编号10、FLAC怎么调整视图?答:ctrl+z 或shift+z ,然后点击要放大部位的左上角和右下角就可以放大某个部位,如果要缩小,双击屏幕。
FLAC-命令流及其解释大全1. FLAC3D是有限元程序吗?答:不是!是有限差分法。
2. 最先需要掌握的命令有哪些?答:需要掌握gen, ini, app, plo, solve等建模、初始条件、边界条件、后处理和求解的命令。
3. 怎样看模型的样子?答:plo blo gro可以看到不同的group的颜色分布4. 怎样看模型的边界情况?答:plo gpfix red sk5. 怎样看模型的体力分布?答:plo fap red sk6. 怎样看模型的云图?答:位移:plo con dis (xdis, ydis, zdis)应力:plo con sz (sy, sx, sxy, syz, sxz)7. 怎样看模型的矢量图?答:plo dis (xdis, ydis, zdis)8. 怎样看模型有多少单元、节点?答:plo info9. 怎样输出模型的后处理图?答:File/Print type/Jpg file,然后选择File/Print,将保存格式选择为jpe文件10. 怎样调用一个文件?答:File/call或者call命令10. 如何施加面力?答:app nstress11. 如何调整视图的大小、角度?答:综合使用x, y, z, m, Shift键,配合使用Ctrl+R,Ctrl+Z等快捷键12. 如何进行边界约束?答:fix x ran (约束的是速度,在初始情况下约束等效于位移约束)13. 如何知道每个单元的ID?答:用鼠标双击单元的表面,可以知道单元的ID和坐标14. 如何进行切片?答:plo set plane ori (点坐标) norm (法向矢量)plo con sz plane (显示z方向应力的切片)15. 如何保存计算结果?答:save +文件名16. 如何调用已保存的结果?答:rest +文件名;或者File / Restor17. 如何暂停计算?答:Esc18. 如何在程序中进行暂停,并可恢复计算?答:在命令中加入pause命令,用continue进行继续19. 如何跳过某个计算步?答:在计算中按空格键跳过本次计算,自动进入下一步20. Fish是什么东西?答:是FLAC3D的内置语言,可以用来进行参数化模型、完成命令本身不能进行的功能21. Fish是否一定要学?答:可以不用,需要的时候查Mannual获得需要的变量就可以了22. FLAC3D允许的命令文件格式有哪些?答:无所谓,只要是文本文件,什么后缀都可以23. 如何调用一些可选模块?答:config dyn (fluid, creep, cppudm)后注:这个工作很繁琐,需要的时间很多,希望广大网友能够将自己曾经遇到的常见问题在后续跟贴,也为了将这个FAQ进行很好的充实。
FLAC3D和3DEC的区别(itasca论坛)在“三维可视化”专区中一位坛友讲到了3DEC建模和参数取值困难的问题,且被业界所“诟病”。
楼主是3DEC的忠实用户,也用过FLAC3D和PFC,就3DEC自身的这些“问题”,略谈一二。
在建模环节上,3DEC是典型的“欺生”,即生手上来的时候可能觉得无从下手,而掌握以后觉得游刃有余。
有兴趣的坛友可以访问Itasca网站中咨询研究专题下的一些应用实例,看看那里的3DEC模型,所有这些模型,除其中一个以外,建模时间都在5天以内,一般为3天,不助任何第三方软件。
大家可以比较一下,这些模型用其他软件建模时需要花多长时间。
与其他ITASCA软件如FLAC3D一致地,3DEC采用命令流建模,可以嵌入FISH。
这对初学者而言有些困难,但如果掌握了就很灵活:相比较菜单操作而言,命令流显然要困难一些,因此难学。
但一旦掌握,修改模型只需要修改命令流,无需进行重复的菜单操作,熟手因此多喜欢命令流的方式;FISH本身就不是为初学者准备的,但掌握了FISH以后,任何有规律性对象的建模就容易得多。
比如多机组的地下厂房洞室群,用FISH建立起来了其中一个单元以后,修改参数即可很快获得其他单元。
建模过程中FISH的应用可以大大提高效率,是命令流、特别是菜单操作所难以比拟的。
因此,3DEC是典型的“欺生”,学习3DEC和训一匹“烈马”有得一比,如果你不能驯服它,你只能是望而却步。
学习3DEC还需要“洗脑”,即固有的理论和思维模式可能会有所障碍。
不知道哪位坛友在基础理论学习过程中系统学习过非连续力学方法、或者说学习过离散元方法。
以楼主的理解,国内一些关于离散元的文献中,只要谈深一点,就不乏误解和错误。
其中的原因是多方面的,一是没有跟上国际潮流,没有真正弄懂就开始写文章。
二是既往的教育背景基本都是连续理论和有限元方法,当用这种思维定式来应用离散元程序如3DEC时,可能会受到一些制约。
3DEC处理的对象包括两大部分,即块体和接触(结构面),相比较而言,有限元乃至FLAC3D针对的对象只是其中的块体,即便存在结构面,但在程序结构中的处理方式也与3DEC有着本质的差别。
FLAC3D和3DEC的区别(itasca论坛)在“三维可视化”专区中一位坛友讲到了3DEC建模和参数取值困难的问题,且被业界所“诟病”。
楼主是3DEC的忠实用户,也用过FLAC3D和PFC,就3DEC自身的这些“问题”,略谈一二。
在建模环节上,3DEC是典型的“欺生”,即生手上来的时候可能觉得无从下手,而掌握以后觉得游刃有余。
有兴趣的坛友可以访问Itasca网站中咨询研究专题下的一些应用实例,看看那里的3DEC模型,所有这些模型,除其中一个以外,建模时间都在5天以内,一般为3天,不助任何第三方软件。
大家可以比较一下,这些模型用其他软件建模时需要花多长时间。
与其他ITASCA软件如FLAC3D一致地,3DEC采用命令流建模,可以嵌入FISH。
这对初学者而言有些困难,但如果掌握了就很灵活:相比较菜单操作而言,命令流显然要困难一些,因此难学。
但一旦掌握,修改模型只需要修改命令流,无需进行重复的菜单操作,熟手因此多喜欢命令流的方式;FISH本身就不是为初学者准备的,但掌握了FISH以后,任何有规律性对象的建模就容易得多。
比如多机组的地下厂房洞室群,用FISH建立起来了其中一个单元以后,修改参数即可很快获得其他单元。
建模过程中FISH的应用可以大大提高效率,是命令流、特别是菜单操作所难以比拟的。
因此,3DEC是典型的“欺生”,学习3DEC和训一匹“烈马”有得一比,如果你不能驯服它,你只能是望而却步。
学习3DEC还需要“洗脑”,即固有的理论和思维模式可能会有所障碍。
不知道哪位坛友在基础理论学习过程中系统学习过非连续力学方法、或者说学习过离散元方法。
以楼主的理解,国内一些关于离散元的文献中,只要谈深一点,就不乏误解和错误。
其中的原因是多方面的,一是没有跟上国际潮流,没有真正弄懂就开始写文章。
二是既往的教育背景基本都是连续理论和有限元方法,当用这种思维定式来应用离散元程序如3DEC时,可能会受到一些制约。
3DEC处理的对象包括两大部分,即块体和接触(结构面),相比较而言,有限元乃至FLAC3D针对的对象只是其中的块体,即便存在结构面,但在程序结构中的处理方式也与3DEC有着本质的差别。
FLAC3D常见命令与使用技巧1、FLAC3D常见命令:1.FLAC3D是有限元程序吗?答:不是!是有限差分法。
2.最先需要掌握的命令有哪些?答:需要掌握gen, ini, app, plo, solve等建模、初始条件、边界条件、后处理和求解的命令。
3.怎样看模型的样子?答:plo blo gro可以看到不同的group的颜色分布4.怎样看模型的边界情况?答:plo gpfix red5.怎样看模型的体力分布?答:plo fap red6.怎样看模型的云图?答:位移:plo con dis (xdis, ydis, zdis)应力:plo con sz (sy, sx,sxy, syz, sxz)7.怎样看模型的矢量图?答:plo dis (xdis, ydis, zdis)8.怎样看模型有多少单元、节点?答:pri info9.怎样输出模型的后处理图?答:File/Print type/Jpg file,然后选择File/Print,将保存格式选择为jpe文件10.怎样调用一个文件?答:File/call或者call命令10.如何施加面力?答:app nstress11.如何调整视图的大小、角度?答:综合使用x, y, z, m, Shift键,配合使用Ctrl+R,Ctrl+Z等快捷键12.如何进行边界约束?答:fix x ran(约束的是速度,在初始情况下约束等效于位移约束)13.如何知道每个单元的ID?答:用鼠标双击单元的表面,可以知道单元的ID和坐标14.如何进行切片?答:plo set plane ori (点坐标) norm (法向矢量) plo con sz plane (显示z方向应力的切片)15.如何保存计算结果?答:save +文件名.16.如何调用已保存的结果?答:rest +文件名;或者File / Restore17.如何暂停计算?答:Esc18.如何在程序中进行暂停,并可恢复计算?答:在命令中加入pause命令,用continue进行继续19.如何跳过某个计算步?答:在计算中按空格键跳过本次计算,自动进入下一步20. Fish是什么东西?答:是FLAC3D的内置语言,可以用来进行参数化模型、完成命令本身不能进行的功能21. Fish是否一定要学?答:可以不用,需要的时候查Mannual获得需要的变量就可以了22.FLAC3D允许的命令文件格式有哪些?答:无所谓,只要是文本文件,什么后缀都可以23.如何调用一些可选模块?答:config dyn (fluid, creep, cppudm)24 .如何在圆柱体四周如何施加约束条件?答:可以用fix ... ran cylinder end1 end2 radius r1 cylinder end1 end2radius r2 not,其中r225.如何能把一个PLOT的图像数据导出来以便用其他软件绘图?答:用set log on命令,把数据导出来,转到excel里处理一下,然后用surfer或者什么作图软件绘制就行了。
FLAC-3D(Three Dimensional Fast Lagrangian Analysis of Continua)是美国Itasca Consulting Goup lnc开发的三维快速拉格朗日分析程序, 该程序能较好地模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时, 发生的破坏或塑性流动的力学行为, 特别适用于分析渐进破坏和失稳以及模拟大变形.FLAC3D分析的使用领域根据手册总结如下:(1) 承受荷载能力与变形分析: 用于边坡稳定和基础设计(2) 渐进破坏与坍塌反演: 用于硬岩采矿和隧道设计(3) 断层构造的影响研究: 用于采矿设计(4) 施加于地质体锚索支护所提供的支护力研究: 岩锚和土钉的设计(5) 排水和不排水加载条件下全饱和流体流动和孔隙压力扩散研究: 挡土墙结构的地下水流动, 和土体固结研究(6) 粘性材料的蠕变特性: 用于碳酸钾盐矿设计(7) 陡滑面地质结构的动态加载: 用于地震工程和矿山岩爆研究(8) 爆炸荷载和振动的动态响应: 用于隧道开挖和采矿活动(9) 结构的地震感应: 用于土坝设计(10) 由于温度诱发荷载所导致的变形和结构的不稳定(11) 大变形材料分析: 用于研究粮仓谷物流动和放矿的矿石流动10种材料本构模型Flac3D中为岩土工程问题的求解开发了特有的本构模型, 总共包含了10种材料模型:(1) 开挖模型null(2) 3个弹性模型(各向同性, 横观各向同性和正交各向同性弹性模型)(3) 6个塑性模型(Drucker-Prager模型、Morh-Coulomb模型、应变硬化/软化模型、遍布节理模型、双线性应变硬化/软化遍布节理模型和修正的cam粘土模型).Flac3D网格中的每个区域可以给以不同的材料模型, 并且还允许指定材料参数的统计分布和变化梯度. 还包含了节理单元, 也称为界面单元, 能够模拟两种或多种材料界面不同材料性质的间断特性. 节理允许发生滑动或分离, 因此可以用来模拟岩体中的断层、节理或摩擦边界.FLAC3D中的网格生成器gen, 通过匹配、连接由网格生成器生成局部网格, 能够方便地生成所需要的三维结构网格. 还可以自动产生交岔结构网格(比如说相交的巷道), 三维网格由整体坐标系x, y, z系统所确定, 这就提供了比较灵活的产生和定义三维空间参数.五种计算模式(l) 静力模式:这是FLAC-3D默认模式, 通过动态松弛方法得静态解.(2) 动力模式:用户可以直接输人加速度、速度或应力波作为系统的边界条件或初始条件, 边界可以固定边界和自由边界. 动力计算可以与渗流问题相藕合.(3) 蠕变模式:有五种蠕变本构模型可供选择以模拟材料的应力-应变-时间关系:Maxwell模型、双指数模型、参考蠕变模型、粘塑性模型、脆盐模型. (4) 渗流模式:可以模拟地下水流、孔隙压力耗散以及可变形孔隙介质与其间的粘性流体的耦合. 渗流服从各向同性达西定律, 流体和孔隙介质均被看作可变形体. 考虑非稳定流, 将稳定流看作是非稳定流的特例. 边界条件可以是固定孔隙压力或恒定流, 可以模拟水源或深井. 渗流计算可以与静力、动力或温度计算耦合, 也可以单独计算.(5) 温度模式:可以模拟材料中的瞬态热传导以及温度应力. 温度计算可以与静力、动力或渗流计算藕合, 也可单独计算.模拟多种结构形式(l) 对于通常的岩体、土体或其他材料实体, 用八节点六面体单元模拟. (2) FIAC-3D包含有四种结构单元:梁单元、锚单元、桩单元、壳单元. 可用来模拟岩土工程中的人工结构如支护、衬砌、锚索、岩栓、土工织物、摩擦桩、板桩等.(3) FLAC-3D的网格中可以有界面, 这种界面将计算网格分割为若干部分, 界面两边的网格可以分离, 也可以发生滑动, 因此, 界面可以模拟节理、断层或虚拟的物理边界.有多种边界条件边界方位可以任意变化, 边界条件可以是速度边界、应力边界, 单元部可以给定初始应力, 节点可以给定初始位移、速度等, 还可以给定地下水位以计算有效应力、所有给定量都可以具有空间梯度分布.FLAC-3D嵌语言FISHFLAC-3D具有强大嵌语言FISH, 使得用户可以定义新的变量或函数, 以适应用户的特殊需要, 例如, 利用HSH做以下事情:(l) 用户可以自定义材料的空间分布规律, 如非线性分布等.(2) 用户可以定义变量, 追踪其变化规律并绘图表示或打印输出.(3) 用户可以自己设计FLAC-3D部没有的单元形态.(4) 在数值试验中可以进行伺服控制.(5) 用户可以指定特殊的边界条件.(6) 自动进行参数分析(7) 利用FLAC-3D部定义的Fish变量或函数, 用户可以获得计算过程中节点、单元参数, 如坐标、位移、速度、材料参数、应力、应变、不平衡力等.FLAC-3D前后处理功能FLAC-3D具有强大的自动三维网格生成器, 部定义了多种单元形态, 用户还可以利用FISH自定义单元形态, 通过组合基本单元, 可以生成非常复杂的三维网格, 比如交叉隧洞等.在计算过程中的任何时刻用户都可以用高分辨率的彩色或灰度图或数据文件输出结果, 以对结果进行实时分析, 图形可以表示网格、结构以及有关变量的等值线图、矢量图、曲线图等, 可以给出计算域的任意截面上的变量图或等直线图, 计算域可以旋转以从不同的角度观测计算结果.FLAC3D计算分析一般步骤与大多数程序采用数据输入方式不同, FLAC采用的是命令驱动方式. 命令字控制着程序的运行. 在必要时, 尤其是绘图, 还可以启动FLAc用户交互式图形界面. 为了建立FLAC计算模型, 必须进行以下三个方面的工作:(1) 有限差分网格(2) 本构特性与材料性质(3) 边界条件与初始条件完成上述工作后, 可以获得模型的初始平衡状态, 也就是模拟开挖前的原岩应力状态. 然后, 进行工程开挖或改变边界条件来进行工程的响应分析, 类似于FLAC的显式有限差分程序的问题求解. 与传统的隐式求解程序不同, FLAC采用一种显式的时间步来求解代数方程. 进行一系列计算步后达到问题的解.在FLAC中, 达到问题所需的计算步能够通过程序或用户加以控制, 但是, 用户必须确定计算步是否已经达到问题的最终的解.后处理(一) 用tecplot绘制曲线(1) 第一主应力(2) xdisp、ydisp、zdisp、disp(二) 用excel做曲线隧道(1) 做地表沉降槽(zdisp)(2) 地表横向位移(xdisp)(3) 隧道中线竖向沉降曲线(zdisp)(4) 提取位移矢量图,(5) 显示初期支护结构力(6) 显示state(找塑性区)基坑(1) 做地表沉降槽(zdisp)(2) 提取位移矢量图,(3) 显示初期支护结构力(4) 显示state(找塑性区)边坡(1) 做安全系数和应变图模型最优化用FLAC3D解决问题时, 为了得到最有效的分析使模型最优化是很重要的.(1) 检查模型运行时间:一个FLAC3D例子的运行时间是区域数的4/3倍. 这个规则适用于平衡条件下的弹性问题. 对于塑性问题, 运行时间会有点改变, 但是不会很大, 但是如果发生塑性流动, 这个时间将会大的多. 对一个具体模型检查自己机子的计算速度很重要. 一个简单的方法就是运行基准测试. 然后基于区域数的改变, 用这个速度评估具体模型的计算速度.(2) 影响运行时间的因素:FLAC3D有时会需要较长时间才可以收敛主要发生在下列情况下:(a)材料本身刚度变异或材料与结构及接触面之间的刚度差异很大.(b)划分的区域尺寸相差很大. 这些尺寸差异越大编码就越无效. 在做详细分析前应该研究刚度差异的影响. 例如, 一个荷载作用下的刚性板, 可以用一系列顶点固定的网格代替, 并施以等速度. (记住FIX命令确定速度, 而不是位移. )地下水的出现将使体积模量发生明显的增加(流体-固体相互作用).(3) 考虑网格划分的密度:FLAC3D使用常应变单元. 如果应力/应变曲线倾斜度比较高, 那么你将需要许多区域来代表多变的分区. 通过运行划分密度不同的同一个问题来检查影响. FLAC3D应用常应变区域, 因为当用多的少节点单元与用比较少的多节点单元模拟塑性流动时相比更准确.应尽可能保持网格, 尤其是重要区域网格的统一. 避免长细比大于5:1的细长单元, 并避免单元尺寸跳跃式变化(即应使用平滑的网格). 应用GENERATE命令中的比率关键词, 使细划分区域平滑过渡到粗划分区域.(4) 自动发现平衡状态:默认情况下, 当执行SOLVE 命令时, 系统将自动发现力的平衡. 当模型中所有网格顶点中所有力的平均量级与其中最大的不平衡力的量级的比率小于1*10时, 认为达到了平衡状态. 注意一个网格顶点的力由力(例如, 由于重力)和外力(例如, 由于所加的应力边界条件)共同引起. 因为比率是没有尺寸的, 所以对于有不同的单元体系的模型, 在大多数情况下, 不平衡力和所加力比率的限制给静力平衡提供了一个精确的限制.同时还提供了其他的比率限制;可以用SET ratio 命令施加. 如果默认的比率限制不能为静力平衡提供一个足够精确的限制, 那么应考虑可供选择的比率限制. 默认的比率限制同样可用于热分析和流体分析的稳定状态求解. 对于热分析,是对不平衡热流量和所加的热流量量级进行评估, 而不是力. 对于流体分析,对不平衡流度和所加流度量级进行评估.(5) 考虑选择阻尼:对于静力分析, 默认的阻尼是局部阻尼, 对于消除大多数网格顶点的速度分量周期性为零时的动能很有效. 这是因为质量的调节过程依赖于速度的改变. 局部阻尼对于求解静力平衡是一个非常有效的计算法则且不会引入错误的阻尼力(见Cundall 1987).如果在求解最后状态, 重要区域的网格海域的速度分量不为零, 那么说明默认的阻尼对于达到平衡状态是不够的. 有另外一种形式的阻尼, 叫组合阻尼, 相比局部阻尼可以使稳定状态达到更好的收敛, 这时网格将发生明显的刚性移动. 例如, 求解轴向荷载作用下桩的承载力或模拟蠕变时都可能发生. 使用SETmechanical damp combined命令来调用组合阻尼. 组合阻尼对于减小动能方面不如局部阻尼有效, 所以应注意使系统的动力激发最小化. 可以用SETmechanical damp local命令转换到默认阻尼.(6) 检查模型反应:FLAC3D 显示了一个相试的物理系统是怎样变化的. 做一个简单的试验证明你在做你认为你在做的事情. 例如, 如果荷载和实体在几何尺寸上都是对称的, 当然反应也是对称的. 改变了模型以后, 执行几个时步(假如, 5或10步), 证明初始反应是正确的, 并且发生的位置是正确的. 对应力或位移的期望值做一个估计, 与FLAC3D 的输出结果作比较.如果你对模型施加了一个猛烈的冲击, 你将会得到猛烈的反应. 如果你对模型作了一些看起来不合理的事情, 你一定要等待奇怪的结果. 如果在分析的一个给定阶段, 得到了意外值, 那么回顾到这个阶段所用的时步.在进行模拟前很关键的是检查输出结果. 例如, 除了一个角点速度很大外, 一切都很合理, 那么在你理解原因前不要继续下去. 这种情况下, 你可能没有给定适当的网格边界.(7) 初始化变量:在模拟基坑开挖过程时, 在达到目的前通常要初始化网格顶点位移. 因为计算次序法则不要求位移, 所以可以初始化位移, 这只是由网格顶点的速度决定, 并有益于用户初始化速度却是一件难事. 如果设定网格顶点的速度为一常数, 那么这些点在设置否则前保持不变. 所以, 不要为了清除这些网格的速度而简单的初始化它们为零. . . 这将影响模拟结果. 然而, 有时设定速度为零是有用的(例如, 消除所有的动能).(8) 最小化静力分析的瞬时效应:对于连续性静力分析, 经过许多阶段逐步接近结果是很重要的. . . 即, 当问题条件突然改变时, 通过最小化瞬时波的影响, 使结果更加“静力”. 使FLAC3D 解决办法更加静态的方法有两种.(a) 当突然发生一个变化时(例如, 通过使区域值为零模拟开挖), 设定强度性能为很高的值以得到静力平衡. 然后为了确保不平衡力很低, 设定性能为真实值, 再计算, 这样, 由瞬时现象引起的失败就不会发生了.(b) 当移动材料时, 用FISH 函数或表格记录来逐步减少荷载.(9) 改变模型材料:FLAC3D 对一个模拟中所用的材料数没有限制. 这个准则已经尺寸化, 允许用户在自己所用版本的FLAC3D中最大尺寸网格的每个区域(假如设定的)使用不同的材料.(10) 运行在现场原位应力和重力作用下的问题:有很多问题在建模时需要考虑现场原位应力和重力的作用. 这种问题的一个例子是深层矿业开挖:回填. 此时大多数岩石受很高的原位应力区的影响(即, 自重应力由于网孔尺寸的限制可以忽略不计), 但是回填桩的放置使自重应力发展导致岩石在荷载作用下可能坍塌. 在这些模拟中要注意的重点(因为任何一种模拟都有重力的作用)是网格的至少三个点在空间上应固定. . . 否则, 整个网格在重力作用下将转动. 如果你曾经注意到整个网格在重力加速度矢量方向发生转动, 那么你可能忘记在空间上固定网格了.FLAC3D主要适明模拟计算地质材料和岩土上程的力学行为。
FLAC3D和3DEC的区别(itasca论坛)在“三维可视化”专区中一位坛友讲到了3DEC建模和参数取值困难的问题,且被业界所“诟病”。
楼主是3DEC的忠实用户,也用过FLAC3D和PFC,就3DEC自身的这些“问题”,略谈一二。
在建模环节上,3DEC是典型的“欺生”,即生手上来的时候可能觉得无从下手,而掌握以后觉得游刃有余。
有兴趣的坛友可以访问Itasca网站中咨询研究专题下的一些应用实例,看看那里的3DEC模型,所有这些模型,除其中一个以外,建模时间都在5天以内,一般为3天,不助任何第三方软件。
大家可以比较一下,这些模型用其他软件建模时需要花多长时间。
与其他ITASCA软件如FLAC3D一致地,3DEC采用命令流建模,可以嵌入FISH。
这对初学者而言有些困难,但如果掌握了就很灵活:相比较菜单操作而言,命令流显然要困难一些,因此难学。
但一旦掌握,修改模型只需要修改命令流,无需进行重复的菜单操作,熟手因此多喜欢命令流的方式;FISH本身就不是为初学者准备的,但掌握了FISH以后,任何有规律性对象的建模就容易得多。
比如多机组的地下厂房洞室群,用FISH建立起来了其中一个单元以后,修改参数即可很快获得其他单元。
建模过程中FISH的应用可以大大提高效率,是命令流、特别是菜单操作所难以比拟的。
因此,3DEC是典型的“欺生”,学习3DEC和训一匹“烈马”有得一比,如果你不能驯服它,你只能是望而却步。
学习3DEC还需要“洗脑”,即固有的理论和思维模式可能会有所障碍。
不知道哪位坛友在基础理论学习过程中系统学习过非连续力学方法、或者说学习过离散元方法。
以楼主的理解,国内一些关于离散元的文献中,只要谈深一点,就不乏误解和错误。
其中的原因是多方面的,一是没有跟上国际潮流,没有真正弄懂就开始写文章。
二是既往的教育背景基本都是连续理论和有限元方法,当用这种思维定式来应用离散元程序如3DEC时,可能会受到一些制约。
3DEC处理的对象包括两大部分,即块体和接触(结构面),相比较而言,有限元乃至FLAC3D针对的对象只是其中的块体,即便存在结构面,但在程序结构中的处理方式也与3DEC有着本质的差别。
如果说单元网格是数值模型的基本单元,那么,3DEC中包括两种网格体系,即接触网格和块体网格。
这要求用户在脑子里建立这种概念,即3DEC程序结构中有两个系列的网格,而不是传统的一个系列。
当然,从应用角度,如果不理会这一点也无所谓,但如果是达到写文章和理解程序的深度,则需要理解这种差别及其带来的不同。
在3DEC中,接触被作为块体的边界,因此,两个块体相接触时,无需节点之间有任何的对应关系。
在FLAC专区中有一幅帖子问“这样的网格行不行”,如果放在3DEC中,这不是问题。
这一差别显然对用户有利--你无需考虑块体之间的单元节点匹配问题,简单地说,一个块体相当于一个独立的FLAC3D或有限元模型,块体边界相当于模型边界,3DEC把这些模型综合到了一起,形成一个超级模型。
既然接触时块体边界,因此,计算结果可以在边界附近出现应力和位移的不连续,这是看3DEC成果时需要注意的环节。
按传统方式输出应力等值线图时,3DEC就算结果的等值线可能很难看,但却真实。
当大家都习惯了漂亮的“等值线”时,可能就会“诟病”3DEC的计算结果和3DEC程序。
事实上,问题很可能出现在自身,即用固有的理念看待新问题。
所以,当决定学习3DEC时,请先做好“洗脑”的思想准备。
再就是对“调参”的诟病。
对于数值计算中的“调参”,楼主倒是有话要说。
首先,我不止一次听到工程界对数值计算的抱怨,即只知道坐在计算机跟前去调参,以获得与现场“一致”的结果。
而不是真正去探讨问题的本质,在解决本质问题上下功夫。
水电界的一些坛友可能都知道锦屏一级地下厂房下游拱肩一带出现的持续变形问题,以楼主之见,毫无疑问是破裂随时间扩展的工程表现,从本质上考察问题时,需要采取相适应的数值方法、即微力学程序与PFC开展工作。
如果使用FLAC3D等这些程序进行“调参”,要诟病的很可能是用户自己。
以楼主了解的情况,使用3DEC时大家常问的一个问题是刚度如何取。
楼主有一个问题要问,你是否知道现实中结构面刚度受到哪些因素的影响、如何影响到计算结果?首先,从岩石力学专业的角度,刚度本身就不是一个简单的力学常数,除了直接受到结构面自身刚度(软、硬)影响以外,还与尺寸密切相关。
同一结构面,3m长和30m长时的刚度可以差别10倍,给结构面赋刚度时,不仅要看结构面性质,还要看结构面长度,这是两个基本因素,是专业知识问题。
在给结构面赋刚度时,我们是否遗漏了什么?其次,刚度影响什么?影响位移。
如果你希望研究的是块体稳定,刚度取值就不怎么重要了,因为那是结构面强度参数、而不是刚度参数说了算。
取不同的刚度,该失稳的块体仍然失稳,不该失稳的仍然处于稳定。
不同的是,取高的刚度时,块体发生破坏时对应的位移量小一些,而取低的刚度时,破坏时对应的位移量大。
如果是回答稳定问题,你完全可以不回答位移;如果你希望给出位移,心中需要有数,这是与刚度相关的相对位移。
最后,如果必须面对刚度取值问题,即重点是结构面导致的真实位移大小,这与确定岩体的弹模没有两样,最好的办法是利用现实中的位移监测“校对”出刚度值,这才是正确的“调参”方式。
当然,你或许会说,此时还涉及到岩体弹模的“调参”。
这是对的,离散元计算就是比连续力学计算复杂,要不然为什么从UDEC/3DEC中抽取出来的FLAC/FLAC3D有那么多人学,而问津UDEC/3DEC的人少很多。
不过,任何问题深究时都复杂,前述锦屏一级地下厂房,或许你仍然可以用FLAC3D计算,但你调参时不应该是调整弹模和峰值强度,而是残余强度以及描述破裂随时间扩展的参数,这是专业理解环节的问题。
以楼主之见,在复杂问题调参前,先看看哪些参可以调,哪些不能调。
以楼主的经验,以岩体为例,峰前行为只有GSI需要调也可以调,峰后可能是复杂问题特别需要关注和调参的地方。
ITASCA软件中最先是UDEC,其中对块体应力--应变关系的数学求解采用了拉格朗日方法,把UDEC中对块体的这种求解方式拿出来形成单独的、针对连续体的程序时,这个程序就是FLAC,然后发展成FLAC3D。
打过不恰当的比方,儿子得到了广泛认可,老子的血统到成了问题,这就是UDEC、3DEC在中国面临的窘境。
很多人奇怪为什么ITASCA中国公司不出来宣传和辟谣,如果了解Itasca中国公司的业务范围,也就不足为奇了,数值计算工程应用是Itasca公司的主要业务范围,没有必要花很多精力去教会竞争对手。
事实上,在市场竞争激烈的一些国家,如智利、西班牙等,那里的Itasca公司根本就不愿意卖软件。
好在中国很大,市场也很大,没有谁能占很大的份额,卖卖软件业无妨。
如果是常规性的岩体工程问题,3DEC完全可以取代FLAC3D,由于FLAC3D建模具有相对严格的规则要求,在处理复杂几何模型时,3DEC显然更灵活有效一些。
请注意灵活两个字,不同的人有不同的做法,取决于你自己,这就是3DEC的特点之一。
与FLAC3D 相比,3DEC的缺陷是功能要少一些,比如,支护方式没有前者多,耦合计算功能不强等,这些也反映了二者针对对象的差别,3DEC侧重于岩体,支护方式本身就不如土体工程多。
楼主发帖时用了“血统”两个字来比较,不是功能。
FLAC系列是从DEC系列衍生而成,但不是说DEC的功能一定比FLAC强大。
DEC针对的是岩体,就没有考虑研究土体问题的一些功能。
之所以这样比,是因为谈到FLAC系列时大家都认可,但DEC的成熟性受到质疑。
补充一点,这两款软件也是同宗同门,最初均出自Peter Cundall 之手,在一般性问题上二者没有什么差别。
最大的内在差别是DEC 可以处理大量结构面,而FLAC系列不能。
随着不断发展,FLAC系列更偏向于解决土体和多场耦合方面的问题,因此这方面的功能增加了不少。
DEC功能性开发的进展相对较慢一些,内在原因是DEC的开发班子人员相对要少得多。
关于dec系列、flac系列和pfc系列的区别FLAC系列和DEC系列的最大区别在于后者增加了接触系列,如果没有接触,二者都是拉格郎日插值求解程序,方法和基本功能上没有大的区别。
增加接触系列的目的是能处理大量结构面问题,其中的现实问题到并不是非连续力学理论和方法,而主要是计算效率。
DEC中的接触被处理成块体边界,当完成一步阶段以后,块体之间的接触关系或接触力会发生变化,这就要求每次计算以后都要判断块体之间的接触关系,获得每个块体的边界条件,再进行计算。
与FLAC 系列相比,这些都是多出来的。
如果一个模型有数千乃至上万个块体,按传统的接触判别方式,计算时间可能非常沉长,缺乏现实可行性。
Cundall在提出离散元理论方法以后,其中的最大贡献是把这一方法转化成为了具有实用价值的商业化软件,在这一过程中,程序中接触关系的判断和处理方式显得非常灵巧,突显了Cundall一贯的风格。
很遗憾的是,曾经偶尔读过某位教授的大作,讨论离散元和3DEC,却认为这是3DEC中存在的问题,看来这位教授是误解Cundall的贡献了。
DEC系列只能模拟已经存在的结构面的张开、滑移等行为,但不能模拟新形成的破裂面。
PFC的开发,其功能之一是解决这方面的问题。
实用PFC与80配混凝土很相似,混凝土的力学性质取决于骨料性质、级配、水泥标号、配比等。
PFC对介质材料的模拟也是这样,它由颗粒(骨料)和粘结材料(水泥)两种基本单元组成。
当需要模拟某种岩体时,需要在计算机中配置出这种材料,其中需要确定的参数就是颗粒几何级配、力学特性、水泥含量等,这些称之为微观力学参数。
当给一组微观力学参数以后,所描述的介质是不是你需要的材料,这需要在计算机中做数值试验确定。
所谓数值试验,就是用这种配比做成模型,模型的尺寸与试验室试样一致,边界荷载与试验室加载过程类似,由此可以得到介质的数值试验结果,如应力--应变关系曲线,从而获得介质的宏观力学参数,如弹模、泊松比等,当这些参数与你需要模拟的岩体力学参数一致时,这组配比即被认为是你需要的PFC材料参数。
否则,你需要不停地更换配比参数,直至获得与你需要的结果。
PFC因此具有如下两点突出的特点:所赋的力学参数为微观力学参数,它描述了介质的基本力学特性,决定了介质具备的宏观力学特性;摆脱了常规方法中对介质本构方程的依赖,无需定义本构,且可以用以研究介质的本构。
PFC中的基本单元为颗粒和接触,接触方式可以不同,如粘结或不粘结。
当接触的粘结破坏时,对应于现实中一个微裂缝的出现,因此可以直接描述破裂问题。
当介质中破裂不断增加时,介质的宏观力学特性可以不断发生变化,因此可以研究脆性介质材料的启裂强度、损伤强度、峰值强度、和残余强度等不同强度指标描述的介质力学行为。