flac3d在岩土工程中的应用西安

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1、FLAC3D在岩土工程中的应用中国科学院计算所教育中心徐帮树系主任/副教授山东大学岩土与结构工程研究中心山东大学城市地下空间工程系2012年1月7-9日西安2主要内容软件介绍快速入门基本原理静力计算FISH语言接触面单元结构单元及应用流固耦合分析非线性动力分析自定义本构模型3软件介绍FastLagrangianAnalysisofContinua美国Itasca咨询公司开发2D程序(1986)1990年代初引入中国有限差分法(FDM)DOS版→2.0→2.1→3.0→3.1软件介绍—使用特征命令驱动模式：界面操作/人机交互专一性:专为岩土工程而

2、开发本构模型12个（1个空/3个弹性/8个塑性）计算模式5种（静力/动力/蠕变/渗流/温度）结构单元6种（梁/锚杆/桩/壳/格栅/衬砌）界面单元节理/断层/虚拟物理边界机理分析绘图/时步函数开放性：命令驱动模式/fish/C++软件介绍—计算特征混合离散法离散集成法动态松弛法：完全动态运动方程在模拟物理上的不稳定过程不存在数值上的障碍显式差分法:非线性/大变形/刚度矩阵6软件介绍—应用范围岩土工程/采矿工程土木建筑/交通/地质/石油/环境/核电/水利工程岩土体渐进破坏和崩坍现象断层结构影响和加固系统固结过程流变现象地下存储效果变形局部化剪切带演

3、化动力稳定分析岩土体与结构相互作用分析振动液化现象不足之处求解时间受网格尺寸的影响很大某些模式下的计算求解时间很长前处理功能较弱可以克服！！!软件介绍8主要内容软件介绍快速入门基本原理静力计算FISH语言接触面单元结构单元及应用流固耦合分析非线性动力分析自定义本构模型快速入门—图形界面快速入门—分析的基本组成部分生成网格单元设置边界条件定义材料性质设置初始条件初始地应力平衡加载及连续建模求解输出计算结果建立分析模型模拟求解快速入门—简单分析命令概要功能命令功能命令清除/调用命令文件NewCall初始平衡计算求解Step/SolveSetmech

4、/grav生成网格GenerateImpgrid/Expgrid执行变更Model/PropertyApply/Fix定义本构关系/性质ModelProperty计算结果保存及应用SaveRestore定义边界/初始条件Apply/FixInital图形绘制及结果输出PlotHist快速入门—文件类型.dat命令文件call记事本.fis二次开发call记事本.tmp临时文件自动消失.sav结果文件restore.log日志文件记事本.flac3d网格文件Impgrid记事本快速入门—成果输出图片输出记录结果输出hist

5、=n>keyword…xyzhistkeyword…id=nhistwritenhist1记事本编辑14快速入门—一个最简单的例子genzonbrisize333;建立网格(前处理)modelelas;材料参数propbulk3e6shear1e6inidens2000;初始条件fixzranz-.1.1;边界条件fixxranx-.1.1fixxranx2.93.1fixyrany-.1.1fixyrany2.93.1setgrav00-10solve;求解appn

6、str-10e4ranz3x12y12solveploconzd;后处理切片功能RUNFLAC3D例2.1快速入门—收敛标准和变量解释常用标准不平衡力比10exp(-5)/不平衡力/典型内力自定义标准不平衡力网格节点速度塑性区标识shear-n/shear-ptension-n/tension-p历时曲线例2.116主要内容软件介绍快速入门基本原理静力计算FISH语言接触面单元结构单元及应用流固耦合分析非线性动力分析自定义本构模型17基本原理有限差分法Lagrangian网格空间混合离散技术Lagrangian格式动量平衡方程FLAC3D的求解

7、过程FLAC3D的本构模型18基本原理—有限差分法古老的方法(上世纪40年代)用差分格式转化控制方程中的微商格式流体力学；土工渗流问题；固结FDM&FEM的混合求解FDM的新进展19基本原理—Lagrangian网格源自流体力学中的拉格朗日法跟踪流体质点的运动状态跟踪固体力学中结点，按时步用Lagrangian法研究网格节点的运动节点和单元随材料移动，边界和接触面与单元的边缘一致固体力学大变形理论法国数学家、物理学家拉格朗日20基本原理—空间混合离散技术+/2=21基本原理—Lagrangian格式动量平衡方程F(t)m牛顿运动定律对于连续体在

8、静力平衡条件下，加速度项为0，方程变为平衡方程22基本原理—FLAC3D的求解过程平衡方程(动量方程)应力—应变关系(本构模型)Gauss定律单元积分