《F六C3D在岩土工程中的应用(西安2012.1.7)知识讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《F六C3D在岩土工程中的应用(西安2012.1.7)知识讲解（177页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,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,Fast Lagrangian Analysis of Continua 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: 专为岩土工程而开发 本构模型
2、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+,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
3、,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,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
4、,图片输出,记录结果输出 hist keyword x y z hist keyword id=n hist write nhist1 记事本编辑,14,快速入门一个最简单的例子,gen zon bri size 3 3 3 ;建立网格(前处理) model elas ;材料参数 prop bulk 3e6 shear 1e6 ini dens 2000 ;初始条件 fix z ran z -.1 .1 ;边界条件 fix x ran x -.1 .1 fix x ran x 2.9 3.1 fix y ran y -.1 .1 fix y ran y 2.9 3.1 set grav 0 0
5、 -10 solve ;求解 app nstr -10e4 ran z 3 x 1 2 y 1 2 solve plo con zd ;后处理 切片功能,RUN FLAC3D,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-p tension-n/ tension-p 历时曲线,例2.1,16,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 Lagra
6、ngian网格 空间混合离散技术 Lagrangian格式动量平衡方程 FLAC3D的求解过程 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 显示网格 PLOT con szz ef on ;有效应力 PLOT con szz inter 1e4 ;改变云图显示增量 PLOT con szz max -10e3 ;改变应力最大值,PLOT bcon szz PLOT con 节点/单元（插值） PLOT bcon 单元（检查） PLOT bcon prop bu,例6.1,后处理施加荷载
7、后的计算结果,变形云图：plo con zd/szz 动态显示 plo sk magf 20 变形矢量图：plo sk dis 塑性区分布：plot block state print zone state 变量监测: plot hist 2 根据坐标指定 /根据ID号指定 set hist_rep 1 监测数据导出 hist write 7 vs 8 file 6-3hist.txt 结果输出: print apply, fish, gp, group, history, model, zone等？ set log on / set logfile 6-1.log 切片操作(插值)：plo
8、set plane ori 0 1.5 0 norm 0 1 0 plo con zd plane/ plo add ske, dis plane, axe 动画制作,例6.2 6.3 6.4 6.5,40,Tecplot的slice切片功能.和CAD一样,可以任意切剖面出图.最大优点是可以几个剖面同时出图.,Tecplot的切片功能,41,Sufer的后处理,42,复杂网格的检查,FLAC3D生成的复杂网格 attach face 无接触面时检查整体模型是否存在sub-grid 有接触面时给定范围进行检查 其他软件导入的复杂模型 网格划分的检查 gen merge 弹性模型model ela
9、stic求解 “独立”节点 “畸形”单元,例6.1,43,模型的检查,FLAC3D本身的Check功能十分有限 错误提示很少 十分开放的工作平台 检查的基本步骤 网格检查(如前所述) 边界条件检查 速度约束条件 plo gpfix red sk 荷载条件 plo fap red sk 模型检查 模型赋值plo block model 参数赋值plo block prop * 初始应力检查(如后所述),例6.1,44,初始应力的生成,为什么要单独列出？ 得到所关注分析阶段之前岩土体已经存在的应力状态 分析过程中出现的很多问题都与初始应力是否合理有关 手册中的例子五花八门 生成方法 弹性求解 更改
10、强度参数的弹塑性求解 设置初始应力的弹塑性求解 存在水压力的初始应力生成 水下建筑的初始应力生成,45,弹性求解,gen zon bri size 1 1 2 m elas prop bulk 3e7 shear 1e7 fix z ran z 0 fix x ran x 0 fix x ran x 1 fix y ran y 0 fix y ran y 1 ini dens 2000 set grav 0 0 -10 solve,Step = 162 sz = -40e3 sx = -21.54e3,例7.1,浅埋和地表工程 无屈服区域,46,更改强度参数的弹塑性求解,gen zon bri
11、 size 1 1 2 model mohr prop bulk 3e7 shear 1e7 c 1e10 f 15 ten 1e10 fix z ran z 0 fix x ran x 0 fix x ran x 1 fix y ran y 0 fix y ran y 1 ini dens 2000 set grav 0 0 -10 solve prop bulk 3e7 shear 1e7 c 10e3 f 15 ten 0 solve,Step = 163 sz = -40e3 sx = -21.54e3,例7.2,7,4,可能存在屈服区域 计算时间长,47,设置初始应力的弹塑性求解,g
12、en zon bri size 1 1 2 model mohr prop bulk 3e7 shear 1e7 c 10e3 f 15 ten 0 fix z ran z 0 fix x ran x 0 fix x ran x 1 fix y ran y 0 fix y ran y 1 ini dens 2000 ini szz -40e3 grad 0 0 20e3 ran z 0 2 ini syy -20e3 grad 0 0 10e3 ran z 0 2 ini sxx -20e3 grad 0 0 10e3 ran z 0 2 set grav 0 0 -10 solve,Step
13、 = 0 sz = -40e3 sx = -20e3,例7.4,加速平衡时间K0 不适用深埋工程,48,存在静水压力的初始应力生成,gen zon bri size 1 1 2 model m prop bulk 3e7 shear 1e7 c 10e10 f 15 ten 1e10 fix z ran z 0 fix x ran x 0 fix x ran x 1 fix y ran y 0 fix y ran y 1 ini dens 2000 ran z 0 1 ini dens 1500 ran z 1 2 ini szz -35e3 grad 0 0 20e3 ran z 0 1 i
14、ni syy -17.5e3 grad 0 0 10e3 ran z 0 1 ini sxx -17.5e3 grad 0 0 10e3 ran z 0 1 ini szz -15e3 grad 0 0 15e3 ran z 1 2 ini syy -7.5e3 grad 0 0 7.5e3 ran z 1 2 ini sxx -7.5e3 grad 0 0 7.5e3 ran z 1 2 ini pp 10e3 grad 0 0 -10e3 ran z 0 1 set grav 0 0 -10,Step = 83 sz = -33.75e3 sx = -23.21e3,rd = rs nsr
15、w,例7.5,Apply/Ini P108,49,水下建筑的初始应力生成,gen zon bri size 1 1 2 model m prop bulk 3e7 shear 1e7 c 10e10 f 15 ten 1e10 fix z ran z 0 fix x ran x 0 fix x ran x 1 fix y ran y 0 fix y ran y 1 ini dens 2000 ran z 0 2 ini szz -50e3 grad 0 0 20e3 ran z 0 2 ini syy -30e3 grad 0 0 10e3 ran z 0 2 ini sxx -30e3 gr
16、ad 0 0 10e3 ran z 0 2 ini pp 30e3 grad 0 0 -10e3 ran z 0 2 app nstress -10e3 ran z 2 set grav 0 0 -10 solve,Step = 83 sz = -50e3 sx = -32.1e3,例7.6,顶部静水压力,50,深埋工程的初始应力生成,例7.7，7.8,构造应力场和自重应力场的叠加 无真正的位移边界条件和力边界条件 模型内应力重分布是应力与自重应力相平衡的结果，初始应力场即自重应力场 李仲奎/戴荣（2002）提出快速应力边界法（S-B法）,51,初始应力检查办法,初始应力的计算时间不会“非常长” 经常检查模型的响应 plo con szz (syy, sxx)应力场 plo con zdis (ydis, xdis)位移场 plo blo sta屈服状态 plo gpfix red
