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1、,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 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
2、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
3、,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,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
4、输出,图片输出,记录结果输出hist keyword x y zhist keyword id=nhist 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 Lagrang
6、ian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 & 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,
7、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,23,基本原理FLAC3D中的本构模型,开挖模型null 3个弹性模型 各向同性弹性 横观各向同性弹性 正交各向同性弹性 8个弹塑性模型 Drucker-Prager模型、Morh-Coulomb模型、应变硬化/软化模型、遍布节理模型、双线性应变硬化/软化遍布节理模型、双屈服面塑性模型、修正剑桥模型和胡克布朗模型,24,基本原理FLAC3D中的本构模型,25,主要内容,软件介绍 快速入门 基本原理 静力计算 FISH语言
8、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,26,前后处理,基本前后处理 命令操作 菜单操作 外界模型的导入 复杂模型的网格检查,27,菜单驱动(前处理/计算模式),命令栏,28,FLAC3D的前后处理,命令驱动(推荐) 程序控制 图形界面接口 计算模型输出 指定本构模型及参数 指定初始条件及边界条件，指定结构单元 指定接触面 指定自定义变量及函数(FISH) 求解过程的变量跟踪 进行求解 模型输出,前后处理功能的优点,13种zone类型 后处理快捷、方便、丰富 计算过程中的hist变量动态显示 FISH可进行参数化模型设计 单元状态的可编程 计算暂停时的后处理与
9、可保存,前后处理功能的缺点,复杂模型的建模功能不强 可以编程导入其他软件形成的网格(比如：Ansys、Adina、ABQUS、GeoCAD) 无等值线的后处理功能(3D) 可编程将.sav文件写入TecPlot/Surfer等其他后处理软件 全命令操作，学习困难 鼠标功能单一(双击取击点坐标),FLAC3D 网格模型,FLAC3D 网格模型,FLAC3D的建模功能不是很强大，一般用ANSYS/ABQUS建模，然后导入FLAC3D，可以通过编写接口程序实现。,FLAC3D Grid Generation with ANSYS+AutoCAD,33,外界模型的导入,复杂网格的生成难度大 接口编写
10、不同软件之间的精度差异 Group的定义 采用.flac3d的文件格式 .flac3d文件的格式 G 1 1.0e+00 1.0e+00 1.0e+00 Z B8 1 2 3 4 5 6 7 8 ZGROUP Soil 1 2 3 impgrid & expgrid 仅限于网格,FLAC3D 网格单元数据形式 L5.1,例5.3,35,外界模型导入实例,AutoCAD辅助建模 Ansys建模 Ansys模型数据导出 Ansys_command-ywd.dat/APDL FlieRead input from 生成node-01.dat和elem-02.dat 数据格式转换 myansytofl
11、ac2.exe 得到flaczone.FLAC3D 得到FLAC3D模型 FlieImport grid flaczone.FLAC3D Sav geo.sav,后处理查看分析结果,云图、矢量图、曲线、数据和动画 等值线图 TecPlot/Surfer Plot 命令格式/快捷键 分组： PLOT block group/界面方式 出色背景：Ctrl+G/界面方式 快捷键：缩放/旋转/平移 图形输出到文档（word） 图形窗口：【Edit】/【Copy to clipboard】（建议使用：矢量图） 命令窗口：【File】/【Print Type】/【Jpg File】【File】/【Prin
12、t Setup】/【Jpg File】【File】/【Print 】/【1Base 0】,例6.1,Set plot jpg Set plo quality 100 Pot hard file 1.jpg,后处理查看分析结果,后处理查看分析结果,初始地应力结果后处理 Plo con/bcon 应力云图PLOT con szz/界面方式 Plo con/bcon,PLOT con szz ou on ;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,PLO
13、T 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, gr
14、oup, history, model, zone等？set log on / set logfile 6-1.log 切片操作(插值)：plo set plane ori 0 1.5 0 norm 0 1 0plo 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
15、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 elastic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,Step = 162 sz = -40e3 sx = -21.54e3,
