flac-3d讲义

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1、FLAC 讲义一、什么是FLAC 1.1 FLAC之字义 F(Fast)L(Lagrangian)A(Analysis of)C(Continua). Lagrangian相对于Eulerian为每一时阶(timestep)之位 移在Lagrangian之公式中,需对网格之座标予以更新, 而Eulerian之公式则不予更新。1. 2 FLAC之运算流程 1.3 FLAC 基本单元1.4 分析模式大小与RAM之关系1.5 单位1.6 正负号方向 (1)应力正号代表张力,负号代表压力 (2)剪应力详见下图,图中所示剪应力为正号(3)应变正的应变表示伸长,负的应变代表压缩(4)剪应变剪应变的正负号与

2、剪应力相同(5)孔隙压力孔隙压力永远为正(6)重力正号的重力物质往下拉,负号的重力将物质 往上提。二、FLAC内建之组合律FLAC内建之组合律有:1 空洞模式(null model) 使用于土壤被移除或开挖 2 弹性模式 3 塑性模式,包括a. Drucker Prager modelb. MohrCoulomb modelc. ubiquitousjoint modeld. strainhardening/softening model e. bilinear strainhardening/softening modelf. doubleyield modelg modified camc

3、lay model此外,另有选购(option)模式,包括:1. 动力模式(Dynamic Option)2. 热力模式(Thermal Option)3. 潜变模式 (Creep Option) 使用者另可使用FISH语言去建构独特的组合律以符 合所需。三、FLAC以命令为输入语法请查阅相关手册四、FLAC程式之使用步骤 4.1 FLAC程式使用前准备步骤 步骤1:依比例画出所欲分析之资料于纸上画出地点之位置、地层资料、并简标示距离及深度资料。 步骤2:换算输入资料成同一单位将现有地层资料,如 Density,Bulk modulus,Youngs modulus, tension,cohe

4、sion, friction Angle 等资料,换算成同一单位。附注 :需谨慎检查输入资料之单位,如因单位 不同而造成过大或过小的值,将会造成 FLAC无法计算,而产生ERROR讯息。 步骤3:应用公式简略计算应用公式或依据经验,简略算出FLAC 输 出资料的范围,以做为 Debug 及输出资 料分析时验证。步骤4:建立x,y座标与node i,j之关系 于图上距离及深度之关系,建立x,y座标系统,再由x,y座标系统,转换与网格间系,为了便于以后输出资料的分析,故应确实掌握网格之位置及其相对应的x,y 座标。建议在敏感区域使用较密之网格,其它地 区则使用较疏之网格,刚开始跑程式时, 不宜使用

5、网格太大的网格数目,因尽量使 网格总数少于1000,以节省时间。4.2 FLAC输入程式编写步骤FLAC程式编写顺序需依实际工程进行之逻 辑步骤建立。如欲分析开挖题目,则需先求出未挖前之应力分布,再以此应力分布求开挖后之土壤变形及是否会崩毁,如因开挖后造成崩毁, 则FLAC程式将无法继续,萤幕将出现ERROR 讯息,如 Bad Geometry Zone ,-FLAC程式前几行之顺序为o Config_ o Grid_ o Model _ 以后各行编写之顺序,则建议以下之步骤:1. 求起始之应力平衡 (1)建立x,y座标与网格之关系,建议使用Gen指示:Gen x1,y1 x2,y2 ,x3,

6、y3 x4,y4 i=i0,i1 j=j0,j1 详细指令参见使用手册,FLAC程式可自动产生x,y 座标与网格之关系,但由于产生之网格座标不易控 制,将对其它之工作产生负面影响,故依使用前步骤 4所建立之关系,将网格依其疏密程度需要之不同, 实际控制网格之座标。 (2)设定材料性质:prop (3)设定外力:Set Grav, Apply Pressure, ini sxx, Syy(4)设定边界条件:fix, free(5)求起始之应力平衡:solve (6)储存:Save 求工程之影响 求出区域内之应力分布情况后,再依工程之流程及步骤阶段执行各工程进行过程之影响,建议使用以下之步 骤:

7、(1)叫出起初之应力平衡:re_ .sav (2)设定新的材料性质:model,prop (3)设定新的支撑性质:struct(4)设定新的外力 (5)设定边界条件 (6)求工程时之应力平衡 (7)储存 五、分析结果之印出及绘制FLAC V.3.4 在分析成果之绘制上,较先前之各版本 有一明显及方便的设计,因为V.3.4(CONSOLE)版 本。5.1 分析成果绘图a.直接绘图(不存图档)flac:set plot windowsflac:plot pen GR YD(欲画出格网及y向变位)说明:输入上述两行指令后,连结之印表机会直接印出图形, 约占半页A4之纸张,如欲印出全页,则须设定印表机

8、横向 列印。 b.绘图(存图档)flac:set out YD.EMF(设以下要画之内容档名为.emf)flac:set plot emf color(设彩色印制)flac:plot pen GR YD(画出之内容为格网及Y向变位) 说明:YD.EMF可用Word软体叫出并绘图 5.2 印出分析内容或成果数据flac:set log YD.TXT(YD.TXT为所要列印内容之档名)flac:print yd i=1,10 j=1,5(设要印出y向位移量)flac:set log off说明:输入上述三个指令后,可用Word,Nodepad等软体叫出YD.TXT并列印。六、分析范例边坡稳定分析本

9、范例共分析三种情况即 (1)粒性土壤 C=0 ;s13.sav (2)C土壤C0 0;s14.sav (3)考虑水位线 ;s15.sav 其分析网格之建立如下二图所示 01 title02 SLOPE UNDER GRAVITATIONAL LOAD03 grid 20,10 04 ;Mohr-Coulomb model 05 m m06 ;soil properties-note large cohesion to force initial elastic 07 ;behavior for determining initial stress sate. This will prevent

10、08 ;slope failure when initializing the gravity stresses 09 prop s=.3e8 b=1e8 d=1500 fri=20 coh=1e10 ten=1e1010 ;warp grid to form a slope: 11 gen 0,0 0,3 20,3 20,0 j 1 4 12 gen same 9,10 20,10 same i 6 21 j 4 1113 mark i=1,6 j=4 14 mark i=6, j=4,1115 model null region 1,1016 ;displacement boundary

11、conditions 17 fix x i=1 18 fix x i=21 19 fix x y j=120 ;apply gravity 21 set grav=9.8122 ;displacement history of slope23 his ydis i=10 j=1024 ;solve for initial gravity stresses 25 slove26 ;save initial stae27 save sll.sav28 ;reset displacement components to zero29 ini xdis=0 ydis=030 ;set cohesion

12、 to 0 31 prop coh=0 32 ;use large strain logic33 set large34 step 20035 plot hold bo dis xvel min-2.25e-4 max 0 int 2.5e-5 zero 36 save s12.sav37 step 80038 plot hold bo dis xvel min 1e-3 max 0 int 2e-4 zero39 save s13.sav40 rest sll.sav41 ini xdis=0 ydis=042 prop coh=le4 tens 0.0 43 set large 44 so

13、lve 45 save sl4.sav46 ini xdis=0.0 ydis=0.0 47 ;install phreatic surface in slope 48 water table 1 den 100049 table 1 (0,5) (6.11,5) (20,9) 50 def wet den 51 loop i (1,izones) 52loop j (1,jzones) 53if mode(i,j)1then54xa=(x(i,j)+x(i+1,j)+(i+1,j+1)+x(i,j+1) 55xc=0.25*xa 56ya=(y(i,j)+y(i+1,j)+y(i+1,j+1

14、)+y(i,j+1) 57 yc=0.25*ya58 if yctable (1, xc) then59density(i,j)=180060end if61end if62 end loop 63 end loop 64 end 65 wet den 66 apply press 2e4 var 0 2e4 from 1,4 to 6,667 plot den blo water apply68 step 6000 69 sclin 1 19 0 19 10 70 plot hold bou vel pp 71 save s15.sav72 return 程式说明 Line 1 Line 2 本分析之抬头Line 3 建立20 10之格网 Line 4 以;为开始之指令为说明内容,FLAC不读;以后之指令 Line 5 分析模式为模耳库伦,即Model MohrLine 6 Line 8 说明:底下之土壤系数中之C值及张力强度值故意放大, 以免土壤在初始状况时即产生破坏Line 9 土壤性质 properties Shear Modulus G=0.3 108 N/m2 Bulk Modulus B=1 108 N/m2 density =1500 kg

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