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1、石 崇 河海大学岩土所 13770773434，025-83787226 scvictory,边坡岩石力学与工程,FLAC3D前后处理和三维模型构建方法,Flac3d前后处理和三维模型构建方法,主要认识和结论,FLAC3D计算结果的后处理,FLAC3D计算中的应力场,FLAC3D三维模型的快速构建,Sufer的三维出图和数据导出,目录,CAD的前处理和数据导出,在CAD中选择建模区域 命令: Trim 对等高线截断 Move 平移,减小坐标起始值 导出为R12格式的dxf文件,CAD的数据处理,模型区域等高线的导出,借助第三方软件GID导入CAD生成的dxf文件,将CAD中的等高线信息读出.
2、GID可以作为CAD和ANSYS的过渡平台.其可转换DXF-IGES格式.,在GID软件中显示等高线上的点信息,将等高线的点列为文本输出,作为sufer三维可视化出图的高程点数据.,sufer出图只需要三维的高程点数据,格式写成如下: X1,Y1,Z1 X2,Y2,Z2 也可利用其它软件或编程读出CAD中的等高线数据信息,Flac3d前后处理和三维模型构建方法,主要认识和结论,FLAC3D计算结果的后处理,FLAC3D计算中的应力场,FLAC3D三维模型的快速构建,Sufer的三维出图和数据导出,目录,CAD的前处理和数据导出,在滤波器中过滤CAD中导出的局部失真地形点. 设置z方向上某一高程
3、区域内的地形点为有效地形点. 如模型范围实际地形高程在5002000以内,则 输入 z 2000,在插值方法中选择合适的插值方法.注意sufer只能提供栅格化插值方法.如要插值不规则网格,需自己编程实现. 设置插值区域: X方向 Min Max Y方向 Min Max,Sufer可以生成多种效果图形.对于三维地形的显示,主要采用线框图和表面图.其中表面图的效果最好,其插值效果受插值点个数和插值方法制约.,地图-三维旋转可以旋转查看地形,设置光照,网格可以显示不同的效果. 注意在sufer插值后,生成一个后缀名为grd的文件,此为存贮栅格化插值点三维信息的数据文件.,用sufer打开生成的dgx
4、.grd文件,选择菜单: 文件-文件另存为 在保存类型中的下拉菜单中悬着ASCII XYZ *.dat格式,即为sufer生成的插值点数据信息. 选择-选项-网格信息,可以查看插值的精度和网格间距.,flac3d执行命令流command.txt，即可读入sufer生成的地表数据文件,投影生成flac3d，ansys和3dec的模型的命令流。,公路1875m,AutoCAD在DWG文件中以实体名存储各种点、线、面、实体。实体名是AutoCAD中专门设置的一种特殊数据类型，是赋予图形实体的数字标号。通过AutoLisp语言开发的程序可以访问各种点、线、面、实体信息，例如边坡中的地形线，开挖面，地下
5、厂房，引水洞、平硐等 现阶段常用的插值方法有：Kriging法、Delaunay法、Polymesh法、Shepard法、Multiquadric法等等。滑动最小二乘法（Moving Least Squares Method，简称MLSM）是一种精度较高的方法，其克服了经典最小二乘法在拟合中的不足，实质为方差泛函极小化序列与最小二乘法。 Sufer中都是栅格插值方法, 所以如果要按给定任意网格插值的话,需要自己编程.,Flac3d前后处理和三维模型构建方法,主要认识和结论,FLAC3D计算结果的后处理,FLAC3D计算中的应力场,FLAC3D三维模型的快速构建,Sufer的三维出图和数据导出,
6、目录,CAD的前处理和数据导出,导入sufer插值的栅格点,在cad中按精度需要建立多条多义线polyline.类似与ansys中的askin命令的做法,在CAD也可以生成由多条多义线过渡圆滑的nurbs曲面. CAD操作命令Loft 按顺序选择几条多义线-回车生成面域.,在CAD中建立底面域,由封闭的多义线围成面,利用REGION生成面域,采用EXTRUDE命令按Z方向拉伸成体.,EXTRUDE命令按Z方向拉伸成体.让其延伸至实际地面以上一定距离.为后面的CAD中布尔切割操作做准备.,利用slice命令中的曲面切割功能,将底面拉伸的块体沿实际地貌切割为两个块体. 同理断层和地层的切割也采用s
7、lice中的三点法或曲面法.,采用slice切割出的地层与地貌交线,利用CAD中的EXPORT命令将生成的实体SOLID模型输出为SAT格式的数据文件. ANSYS可以直接读入CAD导出的SAT模型.,在ANSYS进行网格剖分,建议全部剖分为四面体,可以设置线的剖分段数来控制局部和整体的网格质量. 由于FLAC3D中最终计算的单元均为四面体单元,因此采用四面体剖分精度影响不大.,FLAC3D数值模型分解后的最小单元类型为Brick（六面体）、Wedge（三棱柱体）、Pyramid（金字塔体）和Tetrahedral（四面体）单元。,在ansys选择菜单: FILE-Read Input fro
8、m 选择APDL命令流文件(在仿真论坛可以下载此程序) 执行后在电脑的D:下生成ansys单元节点信息的两个文件 01_node.dat 02_ele.dat,将D:下生成ansys单元节点信息的两个文件 01_node.dat 02_ele.dat 拷至程序目录下,运行flac_6weishu.exe后,程序生成了flac3d可以直接读入的模型数据.,打开flac3d, 读入生成的模型数据. Flacmodel_haitang.Flac3D 读入后,保存为sav文件.,结合CAD的extrude,slice,union,subtract,intersect等三维布尔操作功能,编制VBA,AU
9、TOLISP程序可以快速构建更为复杂的实体模型.保存为sat格式后,可以直接被ansys读入.,Flac3d前后处理和三维模型构建方法,主要认识和结论,FLAC3D计算结果的后处理,FLAC3D计算中的应力场,FLAC3D三维模型的快速构建,Sufer的三维出图和数据导出,目录,CAD的前处理和数据导出,岩体地应力是岩体工程最基本也是最重要的工程荷载之一。 因此，初始应力分布应该作为设计和分析的基础，相应地，也应当作为数值计算的初始条件。,初始应力场的重要性,ini sxx=-5e6 syy=-1e7 szz=-2e6 Ini sxx s0 grad gx gy gz,The componen
10、ts 11 (or xx), 22 (or yy) and 33 (or zz) are set to compressive stresses of -5.0 e6, 1.0e7 and -2 .0e6, respectively, throughout the grid. The INI command sets all stresses to the given values, respectively, throughout the grid. but there is no guarantee that the stresses will be in equilibrium.,gen
11、 zone brick size 6 6 6 model elas ini sxx=-5e6 syy=-1e7 szz=-2e7 apply sxx=-5e6 range x -0.1 0.1 apply sxx=-5e6 range x 5.9 6.1 apply syy=-1e7 range y -0.1 0.1 apply syy=-1e7 range y 5.9 6.1 apply szz=-2e7 range z -0.1 0.1 apply szz=-2e7 range z 5.9 6.1,Example 3.20 Initial and boundary stresses in
12、equilibrium,赋予初始应力,gen zone brick size 6 6 6 model elas prop bulk 5e9 shear 3e9 ini sxx=-5e6 pause solve,只用ini，所有单元将有sxx应力，但solve变为0，因为没有约束，力引起位移最后平衡. 所以必须加上应力边界条件或者位移边界条件,加上应力边界条件,gen zone brick size 6 6 6 model elas prop bulk 5e9 shear 3e9 ini sxx=-5e6 apply sxx=-5e6 range x -0.1 0.1 apply sxx=-5e
13、6 range x 5.9 6.1 pause pl con sxx solve pl con sxx 注意是约束x方向-变形参数并不影响应力场，它只影响位移场。如果考虑重力的时候，变形参数影响泊松比，从而影响侧压力系数，才会影响水平的应力场分布。,表明所有单元只加上SXX= -5e6 Solve 是平衡的，即应力不发生改变了。 改变bulk，shear和边界条件，solve后应力不发生变化。,由于施加的初始应力场和应力边界条件产生了平衡，所以solve不产生cyc应力循环。只有不平衡力大于容许值时，才会进行cyc。设置不同的变形参数并不影响位移结果，因为系统平衡了。如果人为设置执行计算流程（
14、如cyc 10000），由于没有位移边界条件约束，模型则会慢慢随时间产生位移，但应力场是不会发生变化的。 因此，intial应力得到的位移解相比较于无intial应力的位移解更符合实际地层条件（即认为是0）,Cyc 20000 或 step 20000,gen zone brick size 6 6 6 model elas prop bulk 5e2 shear 3e2 ini sxx=-5.0e6 fix x range x -0.1 0.1 fix x range x 5.9 6.1 pause pl con sxx solve pl con sxx 注意是约束x方向,加上位移边界条件,
15、表明所有单元只加上SXX= -5e6 Solve 是平衡的，即应力不发生改变了。 改变bulk，shear和边界条件，solve后应力不发生变化。,施加应力场后，如果没有应力和位移约束，模型会沿着临空面产生变形。如果施加了位移边界条件约束了模型的变形，在边界上则产生了反向的平衡力，从而产生了平衡，所以solve不产生cyc应力循环。只有不平衡力大于容许值时，才会进行cyc。设置不同的变形参数并不影响位移结果，因为系统平衡了。如果人为设置执行计算流程（如cyc 10000），由于位移边界条件约束，边界上位移为0，内部则会慢慢随时间产生位移，但应力场是不会发生变化的。,new ;Example 3
16、.24 Initial stress state for an irregular free surface gen zone brick size 15 15 10 p0 0,0,0 edge=100.0 model elastic prop shear 3e8 bulk 5e8 def mountain gp = gp_head loop while gp # null zz = sqrt(gp_xpos(gp)2 + gp_ypos(gp)2) dz = 0.06 * sin(0.2 * zz + 100.0) ; Sum Fourier terms for dz = dz + 0.06 * sin(0.22 * zz - 20.3) ; quasi-random surface dz = dz - 0.04 * sin(0.33 * zz + 33.3) ; topology. gp_zpos(gp) = 0.5 * gp_zpos(gp) * (1
