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1、PFC3D 命令说明（COMMON COMMAND REFERENCE）PFC3D 是基于命令驱动模式（COMMAND-DRIVEN FORMAT）的软件，各种命令控制着程序的运行，这部分内容将介绍 PFC3D 软件的内嵌命令。本说明文件译自 PFC3D 软件 2.0 版使用手册中的 COMMAND REFERENCE 部分，并补充了一些手册中没有的命令（如设置粘性阻尼、生成圆柱、螺旋壁面等，这些命令在更高版本的手册中有说明） 。命令说明的顺序没有采用原手册中按字母排序的方式，而是根据创建PFC3D 模型解决实际物理问题的一般过程，对相关命令加以说明。PFC3D 手册中 COMMON COMM
2、AND REFERENCE 只对每个命令的格式和基本功能做了简单介绍，本说明文件对每个命令做了更详细的解释，为保持文件的可读性，对命令的详细解释都以附录形式给出。本文件介绍了 PFC3D 的基本功能，对初学者有较大帮助，但要进行高级应用，还需清楚了解 DEM 和 PFC3D 相关功能的基本原理以及软件的结构等。由于只关注使用 PFC3D 解决颗粒流的问题，涉及颗粒流的命令介绍的比较详细，而用于岩土工程等其他领域的命令，由于关注很少且专业知识缺乏，只是不求甚解。0. 关于命令格式的说明：PFC3D 中每个命令基本包含 3 部分：命令名、必需关键词和可选关键词。本说明文件中，命令名和必需关键词写在
3、第一行，尖括号表示该命令具有可选关键词，罗列于命令名的下一行次级列；带参数的关键词，参数紧随关键词之后用加粗斜体表示。名字较长的“命令”和“关键词” ，PFC3D 允许不写出全部字母，只需简写前面的一些字母，最短可简写名（即 PFC3D 能识别的最短简写“命令”和“关键词”名）用加粗字体表示。例如命令：BALL rad r hertz id idx xy yz z说明：命令名为 BALL 的命令，具有必需关键词 rad（参数 r）和 hertz、id、x、y、z 等可选关键词。其中 hertz 不带参数，最短可简写为 hert；id 、x、y、z 的参数分别为id、 x、 y、 z。另外，PF
4、C3D 默认对内嵌命令以及 FISH 函数中的命令名、关键词、参数等的字母大小写不敏感，也可设置为大小写敏感（使用 SET case_sensitivity on 命令） ，建议使用对字母大小写不敏感模式，可减少错误的产生。1. 模型属性命令（MODEL-PROPERTY COMMANDS）模型属性命令支持数值模型的创建与修改，主要包括表 1 所示的命令，这些命令可分为模型创建（或删除）和模型修改两大类表 1 模型属性命令BALLCLUMPDELETEGENERATEJSETWALLFIXFREEMODELPROPERTY & CHANGE & INITIALIZEBALL 生成一个新颗粒；C
5、LUMP 生成一个新块体，或修改已有块体的属性；DELETE 删除球、壁面、块体或历史（HISTORIES） ；GENERATE 在特定空间内生成一组颗粒，其大小按指定方式分布；JSET 以给某个接触分配一个“接点”ID 号的方式生成一组“接点” ；WALL 生成一个新壁面或修改已有壁面的属性（包括修改物性和外加速度） ；FIX 为颗粒设置固定速度标记FREE 清除颗粒的固定速度标记MODEL 在指定“接触”上使用用户自定义接触模型；PROPERTY 修改已有颗粒（ball） 、接点（joint ） 、粘结（bond）和接触（contact）的属性。球的属性包括物性、外加力和速度等；使用区域元
6、素（range element）JSET，用户可以修改特定接点附件的颗粒属性；对于“粘结” ，接触粘结和平行粘结都可以被创建并修改其属性；对于“接触” ，PROPERTY 用于修改用户自定接触模型的修改。同义命令：CHANGE、INITIALIZE。1.1 模型创建命令：WALL keywordWALL 命令有两个功能，生成一个新的壁面，或按指定的 ID 号修改已有壁面的属性参数。WALL 不能使用 RANGE 逻辑，即不能给一个壁面的不同部分赋不同的属性参数。壁面只与球有相互作用，壁面之间没有相互作用，因此壁面可以相互重叠。壁面有两侧，有效侧（active side）与非有效侧（inacti
7、ve side） ，只有与有效侧接触的球，才与壁面有相互作用。关于有效侧的定义，见附录 1。每个壁面都可以设置平移速度与转动速度。使用 Theory and Background 中的1.28 公式，可更新构成壁面的每个顶点的位置，从而得到壁面的运动情况。 应当注意的是，转动速度的设定还与壁面转动中心有关，默认情况下，转动中心在坐标原点(0.0, 0.0, 0.0 ） 。两类壁面可以定义：（1）无限大壁面：由关键词 origin 和 normal 定义的一个无限大平面；（2）有限壁面：圆柱形或由一组凸面多边形组成，使用关键词 face定义。A. 无限大壁面（infinite wall）:无限壁
8、面由关键词 normal 和 origin 定义，前者定义壁面的单位法向向量，所指向的一侧是壁面的有效侧；后者定义壁面上的任意一点。normal nx, ny, nz无限壁面单位法向向量的分量；origin x0, y0, z0无限壁面上任意一点的坐标；B. 圆柱壁面（cylinder）:使用关键词 type cylinder 可以定义圆柱壁面，也可定义圆锥、圆台壁面等回旋壁面。type cylinder keywordend1 x1, y1, z1回旋面的第一个端点；end2 x2, y2, z2回旋面的第二个端点；radius rl, rurl: 端点 end1 处的回旋半径；ru: 端点
9、 end2 处的回旋半径；type cylinder 的几点说明：1) end1, end2 至多只能缺省一个，缺省时对应的参数都为 0；2) rl 和 end1 对应，ru 和 end2 对应；3) radius 值决定了回旋壁面的类型：i. rl = ru，对应圆柱壁面；ii. rl = 0.0，对应圆锥壁面；iii. rl ru，对应圆台壁面；例如：Wall type cylinder end1 0 0 0, end2 0 0 1, radius 0.5,0.5, id=1, kn=1e6, ks=1e6, fric=0.2 ;生产半径为 0.5 的圆柱面；Wall type cylin
10、der end1 0 0 0, end2 0 0 1, radius 0.0,0.5, id=1, kn=1e6, ks=1e6, fric=0.2 ;生产地面半径为 0.5 的圆锥面；Wall type cylinder end1 0 0 0, end2 0 0 1, radius 0.2,0.5, id=1, kn=1e6, ks=1e6, fric=0.2 ;生产上底面半径 0.2，下底面半径为 0.5 的圆台面；C. 螺旋壁面（spiral）:使用关键词 type spiral 可以生产螺旋壁面。type spiral keywordend1 x1, y1, z1螺旋面的第一个端点；e
11、nd2 x2, y2, z2螺旋面的第二个端点；radin rinrin: 螺旋面的内径；radout routrout: 螺旋面的外径；pitch ptpt: 螺距。说明：螺纹的个数由 end1,end2 之间的距离除以 pitch 得到的整数决定。如 ed1-end2=10,pitch=3，则螺纹数等于 3 个。例如：Wall type spiral end1 0 0 0, end2 10 0 0, radius 0.5,1.0, pitch=1, id=1, kn=1e6, ks=1e6, fric=0.2 ;生产 10 个螺纹的螺旋面；D. 凸面多边形壁面（convex polygon
12、s）：使用关键词 face 可以构造由若干有限平面（face）组成的有限壁面（wall ） ，每个平面（face ）必须是由一组按顺序连接的顶点（vertices）组成的多边形（polygon） ；有限壁面的有效侧按右手法则确定，详见附录 1。face x1, y1, z1 x2, y2, z2 xn, yn, znx1, y1, z1 x2, y2, z2 xn, yn, zn 为平面多边形的顶点坐标，它们的位置顺序代表着顶点的连接顺序，决定了有效侧的位置。使用具有相同 ID 号的 WALL 命令，可以在已有壁面上增加若干多边形平面，如下列命令定义了一系列有限壁面：wall id=1 fac
13、e (1,1,1) (1,0,1) (6,0,1) (6,1,1)wall id=2 face (6,0,1) (6,0,6) (6,1,6) (6,1,1)wall id=3 face (1,0,6) (1,1,6) (6,1,6) (6,0,6)wall id=4 face (1,1,1) (1,1,6) (1,0,6) (1,0,1)wall id=5 face (2,1,2) (5,1,2) (5,0,2) (2,0,2)wall id=5 face (5,0,2) (5,1,2) (5,1,5) (5,0,5)wall id=5 face (2,0,5) (5,0,5) (5,1,5
14、) (2,1,5)wall id=5 face (2,1,2) (2,0,2) (2,0,5) (2,1,5)wall id=9 normal 0, 1,0 origin 3.5,0.0,3.5wall id=10 normal 0,-1,0 origin 3.5,1.0,3.5通过使用多个具有相同 ID 号（id=5）的 WALL 命令，定义了一个由4 个平面构成的凸面多边形壁面，如下图所示。图 1 face 定义有限平面警告：PFC3D 软件现阶段只能生成有效的凸壁面，即有效侧夹角大于 180的两个连接面（如图 1 中的 id=5 壁面） ；对于凹形几何结构，不能定义成一个壁面，必须通过连
15、接不同的壁面得到。E. WALL 命令的其他关键词：以下关键词用于设置壁面的属性，如刚度系数、摩擦系数、平移速度、旋转速度等。关键词的可以在命令中的任意位置出现。id id指定壁面的 ID 号，必须是正整数。如果不指定，则将选择比当前最大壁面 id 号大 1 的整数。如果指定的 id 号已经存在，则对应壁面的属性将被修改，如增加 1 个平面，或修改刚度系数、摩擦系数等。kn kn设定或修改壁面法向刚度系数（线性接触模型） ；ks ks设定或修改壁面切向刚度系数（线性接触模型） ；friction f设定或修改壁面摩擦系数；x x设定转动中心（x 坐标） ；y y设定转动中心（y 坐标） ；z
16、z设定转动中心（z 坐标） ；xspin xs设定绕转动中心的转动速度（x 分量）单位：弧度/ 秒；yspin ys设定绕转动中心的转动速度（y 分量）单位：弧度/ 秒；zspin zs设定绕转动中心的转动速度（z 分量）单位：弧度/秒；xvelocity xv设定平移速度（x 分量） ；yvelocity yv设定平移速度（y 分量） ；zvelocity zv设定平移速度（z 分量） ；BALL rad r 生成半径为 r 的单个颗粒，可选择的关键词有：hertz 启用 Hertz 接触模型，若不是用该可选关键词，则模型默认使用线性接触模型id id设置颗粒的 ID 号。每个颗粒的 ID 号应为独一的正整数，如果模型内有相同的 ID 号，则软件会报错。如果用户不设置颗粒 ID 号，软件将自动指定比当前模型内最大 ID 号大 1 的号码。x x球心的 x 坐标y y球心的 y 坐标z z球心的 z 坐标GENERATE x xl xu y yl yu
