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(完整word版)UDEC实例详解

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实例1 荷载作用下边坡稳定问题 朔准线黄河大桥，边坡高105m，层理间距取3m，岩层视倾角6°；主节理间距取2m，视倾角85°，计算模型如下：

DEM计算模型 相关计算参数取值如下：桥基长15m，宽12m，荷载180000kN；灰岩弹性模量E=4×104MPa，泊松比μ=0.23，岩体密度γ=2.7×103kg/m3。

new round 0.05 set delc off block 0 0 0 50 50 50 62.6 115.2 68.9 123.9 85.5 132.5 & 105.5 140.1 125.4 156.4 180 156.4 180 0 jset 85,0 300,0 0 0 3,0 (50 50) jset 6 0 300 0 0 0 4 0 (50 50) gen auto 5 change jmat=1 range angle 84 86 change jmat=2 range angle 5 7 prop mat=1 den=2700 b=1.5e9 s=0.6e9 prop jmat=1 jkn=2e9 jks=2e9 jcoh=1e9 jfr=25 jten=1e5 prop jmat=2 jkn=2e9 jks=2e9 jcoh=1e10 jfr=35 grav 0 -10 hist n=100 xdis 68.9 123.9 ydis 68.9 123.9 hist n=100 xdis 125.4 156.4 ydis 125.4 156.4 hist unbal bound xvel=0 range -1 0.2 -1 50.1 bound xvel=0 range 224.9 225.1 -1 157 bound yvel=0 range -1 226 -1 0.1 cyc 5000 save nature.sav

UDEC (Version 3.10)LEGEND 3-Jun-07 23:46 cycle 100000 history plot -6.93E-03 1.14E-01 Vs. 0.00E+00 9.45E+01

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00(e+02)

-0.20

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20(e-01) JOB TITLE : Itasca Consulting Group, Inc. Minneapolis, Minnesota USA

变坡点x位移 UDEC (Version 3.10)LEGEND 3-Jun-07 23:46 cycle 100000 history plot -1.25E-01 0.00E+00 Vs. 0.00E+00 9.45E+01

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00(e+02)

-1.40

-1.20-1.00-0.80-0.60-0.40-0.20 0.00 0.20(e-01) JOB TITLE : Itasca Consulting Group, Inc. Minneapolis, Minnesota USA

变坡点y位移 UDEC (Version 3.10)LEGEND 3-Jun-07 23:46 cycle 100000 history plot -3.80E-03 1.39E-01 Vs. 0.00E+00 9.45E+01

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00(e+02)

-0.20

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40(e-01) JOB TITLE : Itasca Consulting Group, Inc. Minneapolis, Minnesota USA

坡顶点x位移 UDEC (Version 3.10)LEGEND 3-Jun-07 23:46 cycle 100000 history plot -1.99E-01 0.00E+00 Vs. 0.00E+00 9.45E+01

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00(e+02)

-2.00

-1.80-1.60-1.40-1.20-1.00-0.80-0.60-0.40-0.20 0.00 0.20(e-01) JOB TITLE : Itasca Consulting Group, Inc. Minneapolis, Minnesota USA

坡顶点y位移 UDEC (Version 3.10)LEGEND 3-Jun-07 23:46 cycle 100000 history plot 0.00E+00 1.98E+06 Vs. 0.00E+00 9.45E+01

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00(e+02)

0.00

0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00(e+06) JOB TITLE : Itasca Consulting Group, Inc. Minneapolis, Minnesota USA

不平衡力 实例2 边坡渗流稳定问题 问题定义： ; ================================================ ; --- fluid flow test run --- ; --- slope : 10 m high --- ; --- 2 joint sets : 20 and 80 deg.; friction = 30 deg. ;; --- r.h.s. water level : 6 m --- no failure --- ; 8 m ; 9 m ; 10 m --- failure --- ; ================================================ ; round 0.05 定义刚体角边圆角半径，缺省值0.5，建议为块体边长的1%，设定后不可更改。 set delc off 如果接触块体张开距离大于0.55倍round定义的长度时，接触将被自动删除（缺省值on），off 则表示不自动删除。 block 0,-5 0,0 5,0 11,10 22,10 22,-5 生成一个块体，每次分析该命令只能用一次。 jset 20,0 100,0 0,0 2,0 (5,1) 设置节理性质，20为角度，100为长度，2为间距，（5，1表示起点位置） jset 80,0 100,0 0,0 3,0 (5,0) ; del area 0.1 ;删除面积小于0.1的块体 gen auto 10 ; prop mat=1 dens=0.0025 k=16667 g=10000 定义材料属性：密度(density)、体积模量(bulk)，剪切模量(shear)（当cons=3、6时，还需要cohesion粘聚力、dilation剪胀角、friction内摩擦角、tension拉张强度） prop mat=1 jkn=10000 jks=10000 jfric=45.0 prop mat=1 jperm=1.0e8 azero=0.0005 ares=0.0002 ; 定义材料属性：法向刚度系数，切向刚度系数，摩擦角（度），节理渗透系数、法向应力为零时的裂隙开口大小、高应力作用下裂隙开口大小（长度）

Jcons=2 (面面接触，库仑滑动准则)还有一些参数：如：jcohesion，jdilation，jtension

Jcons=1（点接触）参数：ccohesion(内聚力)，cdilation(剪胀角)，cfriction(摩擦系数)，cperm(渗透系数)，ctension(拉张强度)，kn(法向刚度)，ks(切向刚度)

Jcons=5(面面接触，库仑滑动准则，残余强度) ，与jcons=2相比，多了以下参数：jrescoh(残余内聚力)，jrfric(残余摩擦角)，jrtens(残余拉张强度)

对于jcons=2和5，可以指定非线性应力应变关系，用property nstable n命令， Table n (x,y) (x1,y2)…….

change jmat=1 jcons=2 ;设置材料对应关系，如节理采用编号为1的材料，节理性质为2（1，2，3，5，7） insitu str -0.125 0 -0.25 ygrad 0.0125 0 0.025 ; 初始化应力，str表示(0,0)处应力，sxx0,sxy0,syy0, 分别表示 x方向应力，剪应力，y方向应力 Ygrad表示变化梯度，sxxy,sxyy,syyy Sxx=sxx0+sxxx*x+sxxy*y Sxy=sxy0+sxyx*x+sxyy*y Syy=syy0+syyx*x+syyy*y

还可以给出Xgrad，同上。

bound xvel=0 range -1,1 -6 1 bound yvel=0 range -1,31 -6 -4 bound xvel=0 range 21,23 -6 11 ; 定义边界条件 外部边界条件：1）荷载边界：bound xload fx range x,y…….. bound yload fy range x,y,………

2) 自由边界：bound xfree bound yfree 3) 应力边界：bound stress sxx0,sxy0,syy0 xgrad sxxx,sxyx,syyx ygrad sxxy,sxyy,xyyy 4) 位移速度边界 bound gvel vx0,vy0,vxx,vxy,vyx,vyy Vx=vx0+vxx*x+vxy*y Vy=vy0+vyx*x+vyy*y Bound nvel vn 变形块体法向位移速度

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UDEC 输出图形办法

UDEC 输出图形办法

1.窗口方式输出图形
在窗口中单击plot然后单击model如下图所示：
图1 单击plot出现的窗口界面图2单击model出现的窗口界面
UDEC中用plot可以输出所有UDEC后处理图形，plot
模型，table数据表、history历史记录等。

在此仅以model
的输出。

在plot目录下鼠标左键单击model图表出现如图2
了UDEC大多数的后处理图形，如模型，各种应力图、位移图、
具体操作如下图3
首先双击图3中
block里选择displacement，在contour-total
stress里选择sxx
edit可以
3最上
图3 输出图形及设置控制窗口界面
.jpg
图5最终输出图形
说明一下由于图4块体被覆盖看不清楚图5输出时调整输出顺序为：应力云图、位移、块体上述图形界面未铺满图形窗口，处理方法如图6所示：在edit输出设置里的method里选择Bfill
图6 图形界面铺满窗口
[@。

DOE案例赏析文件之十七 (汽车类) (2)

DOE案例赏析文件之十七 (汽车类) (2)

例1.1 汽车煞车系统设计我们怎样有效地选择与设置参数控制垫片材料(padmaterial), 垫片形状(pad shape), 垫片曲线(pad curveprofile), 垫片添加物(pad additive), 转轮材料(rotormaterial), 垫片渐缩(pad taper), 垫片厚度(taper thickness),转轮结构(rotor structure)；考虑到噪音因子：煞车垫片温度、周边湿度及垫片磨耗程度情况下，信号因子的变动水平考虑到煞车油压（单位：kgf/mm2）M1=0.008,M2=0.016, M3=0.032, M4=0.064情况下，汽车制动器有最佳的刹车效果，并且达到最长的使用寿命。

例1.3 一个产品设计例子实验设计方法常可用到产品设计过程中去。

为了说明，设一组工程师正在设计汽车的门铰链。

感兴趣的质量特性是制动作用，或门闩的定位能力，当汽车停止在斜坡上时，防止开着的门自动关闭。

制动装置是由簧片和卷轴构成。

当门打开时，卷轴通过一段弧使簧片受到压力。

要关门，弹簧必需压向一边，这就产生制动作用。

管理小组将制动作用看作下列因素的函数：1.卷轴通过的距离2.弹簧从支点到底部的高度3.支点到弹簧的水平距离4.加强弹簧的自由高度5.主弹簧的自由高度图1-10 设计汽车的门铰链实验工程师们能试制出铰链装置的样机，使所有这些因素都可以在一定范围内变化。

一旦这五个因素的恰当水平被识别出来，就可以用这些因素水平的不同组合设计出一种实验，而在铰链样机上实行。

这就会产生关于哪些因素对门闩的制动作用最有影响的信息，通过分析这一信息，门闩的设计就得以改善。

例5－1在改善生产线淬火工艺时研究一个响应：汽车板簧的强度，经过因子的初步筛选后得知，影响汽车板簧的强度的因子有4个：温度（A）、时间（B）、浓度（C）及压强（D）。

在4个因子新的较好的范围内，我们要判断哪些变量的主效应是显著的，哪些交互效应是显著的，什么生产条件下可以满足客户的要求：强度=7.5±0.05（102kg），记：A：温度。

3DEC-UDEC教程3

3DEC-UDEC教程3

*not yet available
3DEC OPERATION
Command-driven operation versus Menu-driven operation
3DEC COMMAND SUMMARY 1. 2. 3. Specify Program Control Specify Special Calculation Modes Input Problem Geometry
Discontinuous medium modeled as an assemblage of polyhedral blocks; blocks may be rigid or deformable.
Statistically based joint-set generator and tunnel generator. Discontinuities treated as boundary conditions between blocks. Motion along discontinuities governed by linear and non-linear force-displacement relations for movements in both the normal and shear direction. Many built-in block and joint constitutive models that are representative of geologic, or similar, materials; optional user-written models.
- Menu-driven versus command-driven operation
- Simple tutorial 10:15-10:30 10:30-12:00 Break 3DEC Theoretical Background - DEM in three dimensions Practical Exercise - Failure of a jointed rock slope
一个简单而完整的UDS例子

一个简单而完整的UDS例子

一个简单而完整的UDS 例子 gearboy标准方程形式：φφφψρφS x x t j j =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Γ-∂∂+∂∂ (默认i u ρψ=) Fluent 中各项的定义如下： 名称表达式各项在UDS 中需要定义的量在UDS 中对应的宏非稳态项t∂∂ρφ离散形式的非稳态项(详细见UDF 帮助)DEFINE_UDS_UNSTEADY 对流项φψ jx ∂∂ 通量 ψDEFINE_UDS_FLUX扩散项22jx ∂∂Γ-φ扩散率 ΓDEFINE_DIFFUSIVITY假定需要求解方程为2=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂+∂∂j jx x t φφφ 当∞→t ，即如果计算达到稳定时，2=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-∂∂j jx x φφ，此方程解析解为c y x ++=φ，其中c 为常数（假定其为0），可由边界条件确定。

因此，当解稳定时，y x +→φ，等值线为一系列45度的斜直线。

将此方程与标准方程对比发现： 名称表达式各项在UDS 中需要定义的量需要在UDS 中定义的宏 非稳态项t ∂∂φ 离散形式的非稳态项1-∆∆+∆∆-n n tV t V φφ DEFINE_UDS_UNSTEADY对流项φjx ∂∂ 通量A I ⋅=ψ（单位向量{}1,1,1=I） DEFINE_UDS_FLUX扩散项 22jx ∂∂-φ扩散率 1=ΓDEFINE_DIFFUSIVITY 源项22DEFINE_SOURCE 边界条件0=cb b b x y +=φ (b 代表边界处)DEFINE_PROFILE*注：源项和扩散率为常数，可以不用定义宏，但为了说明问题，仍采用宏来定义。

假定如图所示的计算域，其中正方形边长为10，原点在正方形中心，四边均为wall。

将如下源码，写入一个UDF文件，例如MyFistUDF.c，与cas文件放在同一目录。

#include "udf.h"DEFINE_UDS_UNSTEADY(MyUnsteady,c,t,i,apu,su){real physical_dt, vol, phi_old;physical_dt = RP_Get_Real("physical-time-step");vol = C_VOLUME(c,t);*apu = -vol / physical_dt; /*implicit part*/phi_old = C_STORAGE_R(c,t,SV_UDSI_M1(i));*su = vol*phi_old/physical_dt; /*explicit part*/}DEFINE_UDS_FLUX(MyFlux,f,t,i){real NV_VEC(unit_vec), NV_VEC(A); //声明矢量变量F_AREA(A, f, t);NV_DS(unit_vec, =, 1, 1, 1, *, 1); //单位矢量赋值return NV_DOT(unit_vec, A); //矢量点积}DEFINE_DIFFUSIVITY(MyDiff,c,t,i){return 1.0;}DEFINE_SOURCE(MySource,c,t,dS,eqn){dS[eqn]=0;return 2.0;}DEFINE_PROFILE(MyProfile,thread,index) {real x[ND_ND]; /* this will hold the position vector */ real xx,yy; face_t f;begin_f_loop(f,thread) {F_CENTROID(x,f,thread); xx = x[0]; yy=x[1];F_PROFILE(f,thread,index) = (xx+yy); //b b b x y +=φ }end_f_loop(f,thread) }编译通过并载入启动非稳态求解器，并在Define-User-Defined-Scalars 面板中添加一个UDS ，选择自定义的通量和非稳态项在材料面板中，选择自定义扩散率在boundary conditions的Fluid面板中，选择自定义源项在boundary conditions的壁面边界条件面板中，选择自定义边界条件在solve-controls-solution中禁止Flow计算，只计算自定义标量迭代过程中的残差曲线，可以看出正逐渐趋向稳定采用后处理等值线面板，观察自定义标量的等值线未完全稳定时的等值线最终稳定时的等值线，可以看出是一系列45度的斜直线，与解析解相同。