FLAC3D数值模拟基础(PPT讲座)
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FLAC 讲义一、什么是FLAC1.1 FLAC之字义F(Fast)L(Lagrangian)A(Analysis of)C(Continua). Lagrangian相对于Eulerian为每一时阶(timestep)之位移在Lagrangian之公式中,需对网格之座标予以更新,而Eulerian之公式则不予更新。
1. 2 FLAC之运算流程1.3 FLAC 基本单元1.4 分析模式大小与RAM之关系1.5 单位1.6 正负号方向(1)应力-正号代表张力,负号代表压力(2)剪应力-详见下图,图中所示剪应力为正号(3)应变-正的应变表示伸长,负的应变代表压缩(4)剪应变-剪应变的正负号与剪应力相同(5)孔隙压力-孔隙压力永远为正(6)重力-正号的重力物质往下拉,负号的重力将物质往上提。
二、FLAC内建之组合律FLAC内建之组合律有:1.空洞模式(null model)使用于土壤被移除或开挖2.弹性模式3.塑性模式,包括a. Drucker -Prager modelb. Mohr-Coulomb modelc. ubiquitous-joint modeld. strain-hardening/softening modele. bilinear strain-hardening/softening modelf. double-yield modelg modified cam-clay model此外,另有选购(option)模式,包括:1. 动力模式(Dynamic Option)2. 热力模式(Thermal Option)3. 潜变模式 (Creep Option)使用者另可使用FISH语言去建构独特的组合律以符合所需。
三、FLAC-以命令为输入语法请查阅相关手册四、FLAC程式之使用步骤4.1 FLAC程式使用前准备步骤步骤1:依比例画出所欲分析之资料于纸上画出地点之位置、地层资料、并简标示距离及深度资料。
FLAC3D理论基础这部分阐述的是FLAC3D的有关理论。
FLAC3D很大一部分是二维FLAC的扩展,而显式有限差分法是FLAC和FLAC3D的共同的理论基础,有关这一部分,可参考FLAC用户手册。
尽管如此,二维和三维的方程还是有一些明显的不同,特别是在数学模型的扩展上。
这里主要讨论三维模型在FLAC3D中的实现方法。
1.三维显示差分模型模型的构成FLAC3D是显式有限差分程序,可以模拟连续三维介质达到平衡状态或稳定塑性流动时的力学行为。
这种力学行为,可以通过建立特定的数学模型和特定的数字模拟方法来实现。
下面就来阐述这两方面的有关内容。
1.1数学模型介质的力学特征可通过一般的力学关系(如应变的定义、运动方程等)和理想介质的本构方程进行推导。
所得到的数学表达式是一系列的偏微分方程及相关变量如:静力学中应力和动力学中的应变速率、速度等。
对于特定的具有几何特征和特殊性质的介质,这些方程和变量在给定的边界条件和初始条件下,可以求解。
尽管FLAC3D主要是研究处于极限平衡状态下的介质变形及应力状态,但它的模型里可以包含有运动方程是它的一大特色。
在进行数字模拟过程中,由于惯性物体将达到稳定状态或平衡状态。
1.1.1符号约定在FLAC3D 的拉格朗日公式中,用矢量(i i i v u x ,,),dt dv i (其中i=1,3)来分别表示介质中点的空间位置、位移、速度和加速度。
作为一种符号约定,据上下文的不同,斜体字可以矢量和张量。
如:符号i a 表示笛卡儿坐标系下矢量][a 的i 分量;A ij 表示张量[A]的(i,j )分量。
还有,i ,α表示α对x i 的偏导数(其中α可以是标量,也可以矢量或张量的分量。
规定:拉力和张力为正。
爱因斯坦的求和约定只适用于i,j,k (i,j,k=1,2,3)1.1.2应力给定点的应力状态可用一个对称的应力张量j i ,σ来表示。
由柯西定理,若一个面的单位法矢量为[n],则它的拖曳矢量[t]:j ij i n t σ= (1)1.1.3 应变速率与转动速率假定介质颗粒以速度[v ]运动,则在无穷小的时间内,发生无穷小应变dt v i ,相应的应变张量可写为:()i j j i ij v v ,,21+=ξ (2) 式中是对空间位置矢量的偏导数。
第四章FLAC3D数值模拟4.1 FLAC3D数值分析软件介绍4.2 模型建立与运行4.2.1 建立模型4.2.2 各工况的数值模拟(1)(2)(3)4.3 水平荷载下刚性单桩工作性状分析4.4 水平荷载下带帽刚性桩工作性状分析4.5 水平荷载下带帽刚性桩复合地基工作性状分析4.5.1 桩长、桩径及长径比、桩帽大小、褥垫层厚度带帽刚性桩复合地基应力场和位移场的影响4.5.2 各计算参数的敏感性分析注:本章与第三章要相对应,分三类(刚性单桩、带帽刚性桩、带帽刚性桩复合地基),每一类又有多少工况,依据是什么?第四章FLAC3D数值模拟4.1 FLAC3D数值分析软件介绍自R.W.Clough 1965年首次将有限元引入土石坝的稳定性分析以来,数值模拟技术在岩土工程领域获得了巨大的进步,并且成功的解决列入许多重大的工程问题。
近代个人电脑的出现以及其计算能力的飞速发展,使得分析人员在室内进行岩土工程数值模拟成为可能,也使得数值模拟技术逐渐成为岩土工程研究和设计的必不可少的方法之一。
数值模拟的优势在于有效的延伸和扩展了分析人员的认知范围,为分析人员洞悉岩土体内部的破坏机理提供了强有力的可视化工具。
因此,岩土工程数值模拟软件必须做到专业性、可视化和完善的信息输出能力,才能更方便的帮助分析人员研究问题。
FLAC3D等软件的出现是数值模拟工程发展的一个里程碑。
FLAC3D软件是由Itasca公司研发推出的一款数值分析软件,其界面简单明了,特点鲜明,使用特征和计算特征别具一格,因此在岩土工程中应用广泛,并享有盛誉。
FLAC3D是一个三维有限差分程序,它是二维有限差分程序FLAC2D的扩展,能够进行土质、岩石及其他材料的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析。
FLAC3D可对分析的单元进行线性或非线性本构模型的定义,当材料发生屈服流动后,网格能够相应的发生变形和移动(大变形模式)。
其采用了显示拉格朗日算法和混合-离散分区技术,能够非常准确的模拟材料的塑性破坏和流动。
FLAC3D500培训教程1.引言FLAC3D500是一款基于三维快速拉格朗日法的岩土工程数值分析软件,广泛应用于岩土工程、地质工程、矿业工程等领域。
本教程旨在帮助用户了解FLAC3D500的基本操作和功能,为实际工程问题提供有效的数值模拟解决方案。
2.FLAC3D500软件安装与启动2.1软件安装请确保您的计算机满足FLAC3D500的运行要求。
然后,从官网FLAC3D500安装包,按照提示完成安装。
2.2软件启动安装完成后,在开始菜单中找到FLAC3D500,启动。
软件启动后,您将看到主界面。
3.FLAC3D500基本操作3.1创建新项目“文件”菜单,选择“新建项目”,在弹出的对话框中输入项目名称,“确定”创建新项目。
3.2导入模型“文件”菜单,选择“导入模型”,在弹出的对话框中选择模型文件(.flac3d或.f3grid),“打开”导入模型。
3.3设置模型参数在“模型”菜单中,可以设置模型的基本参数,如材料属性、边界条件、初始应力等。
3.4创建网格在“网格”菜单中,可以创建和编辑网格。
选择“创建网格”,在弹出的对话框中设置网格参数,“确定”网格。
3.5设置分析类型在“分析”菜单中,选择分析类型(如静态分析、动态分析等),并设置相应的分析参数。
3.6运行分析在“分析”菜单中,选择“开始分析”,软件将开始计算。
计算过程中,您可以在“输出”菜单中查看计算结果。
3.7结果查看与导出分析完成后,您可以在“输出”菜单中查看计算结果,如位移、应力等。
还可以将结果导出为文本、图片等格式。
4.FLAC3D500高级功能4.1参数化分析通过参数化分析,可以方便地研究不同参数对计算结果的影响。
在“分析”菜单中,选择“参数化分析”,设置参数范围和步长,“开始分析”进行计算。
4.2剖面分析剖面分析可以帮助用户更好地了解模型内部的应力、位移等分布情况。
在“分析”菜单中,选择“剖面分析”,设置剖面位置和方向,“开始分析”进行计算。