岩土工程FLAC3D讲义全

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1、FLAC3D在岩土工程中的应用陈育民，左威龙导师：刘汉龙教授河海大学岩土工程研究所ymch@hhu.edu.cn2007-4-16东南大学交通学院岩土工程研究所主要内容软件介绍动力分析DynamicOption桩-土相互作用分析Interface隧道分析StructureElement流固耦合分析Fluid-MechanicalInteraction学习方法及经验介绍主要内容软件介绍动力分析DynamicOption桩-土相互作用分析Interface隧道分析StructureElement流固耦合分析Fluid-MechanicalInteraction学

2、习方法及经验介绍软件介绍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→3.1Itasca其他软件软件介绍应用岩土力学分析，例矿体滑坡、煤矿开采沉陷预测、水利枢纽岩体稳定性分析、采矿巷道稳定性研究等岩土工程、交通工程、采矿工程、水利工程、地质工程特色大应变模拟完全动态运动方程使得FLAC3D在模拟物理上的不稳定过程不存在数值上的障碍动力分析功能——地震工程衬砌功能——地下工程可开发功能FISHVC++丰富的本构模型软件介

3、绍有限差分法(FDM)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的新进展时间步与时间时间步的设置须满足数值求解的稳定SpecialOption中有特定的时间步要求动力、渗流、流变、温度中是真实时间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跟踪节点和单元随材料移动边界和接触面与单元的边缘一致积分点随材料移动本构方程在相同的材料点赋值固体力学大变形理论法国数学家、物理学家Lagrangia

4、n复杂的边界条件精确描述材料的发展大应变与小应变SETsmall默认为小应变模式不更新节点坐标不进行应力旋转修正SETlarge大位移，大位移梯度，大转角岩土工程中的大变形问题软土的固结变形土体的开挖软岩巷道地下硐室空间混合离散技术结构域离散为可由四面体单元组合形成的五面体或六面体等单元以为基本单元(常应力、常应变)体应变的计算：偏应变的计算：+)/2=(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定律单元积分应变率速度节点力新的应力对所有的网格节点对所有单元Lagrangian格式动量平衡方程F(t)m牛顿运动定律对于连续

5、体在静力平衡条件下，加速度项为0，方程变为平衡方程例1：自由落体的模拟G=mgS=1/2gt2=20m命令流：configdyngenzonbrisize111inixmul0.1ym0.1zm0.1modelelaspropbulk3e8shear1e8inidens1000setgrav00-10solveage2例1：自由落体的模拟(movie)不平衡力平衡状态F≈0最大不平衡力有所有单元确定SETmechforce???最大不平衡力比与内力的比值SETmechratio???工程、计算中间阶段10-4论文、最终结果10-5F≈0v≈0v≠0收敛、平衡

6、不收敛、塑性流动BLOCKstate*-n与*-p-n：此时刻进入屈服状态-p：曾经进入屈服状态，现已退出程序预留了多个状态空间供用户定义液化的判断温度破坏的判断PLOTblockstate*-n活动塑性区贯通结合速度结果计算模型边界选取的影响分析问题的过程建立网格初始条件边界条件初始应力平衡外荷载求解前处理后处理例2：一个最简单的例子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-.1.1fixxran

7、x2.93.1fixyrany-.1.1fixyrany2.93.1setgrav00-10solve;求解appnstr-10e4ranz3x12y12solveploconzd;后处理切片功能RUNFLAC3DFLAC3D3.1的新特征64-bitVersion(64位计算)ParallelProcessingonMultiprocessorComputers(并行算法)Two-DimensionalGridExtrusionToolNodalMixedDiscretization(节点混合离散方法)EmbeddedStructuralLiner(内置衬

8、砌单元)挡土墙的模拟On-boardHelpFile