1. FLAC3D是有限元程序吗？
答：不是！是有限差分法。
2. 最先需要掌握的命令有哪些？
答：需要掌握gen, ini, app, plo, solve等建模、初始条件、边界条件、后处理和求解的命令。
3. 怎样看模型的样子？
答：plo blo gro可以看到不同的group的颜色分布
4. 怎样看模型的边界情况？
答：plo gpfix red
5. 怎样看模型的体力分布？
答：plo fap red
6. 怎样看模型的云图？
答：位移：plo con dis (xdis, ydis, zdis)
应力：plo con sz (sy, sx, sxy, syz, sxz)
7. 怎样看模型的矢量图？
答：plo dis (xdis, ydis, zdis)
8. 怎样看模型有多少单元、节点？
答：pri info
9. 怎样输出模型的后处理图？
答：File/Print type/Jpg file，然后选择File/Print，将保存格式选择为jpe文件
10. 怎样调用一个文件？
答：File/call或者call命令
10. 如何施加面力？
答：app nstress
11. 如何调整视图的大小、角度？
答：综合使用x, y, z, m, Shift键，配合使用Ctrl+R，Ctrl+Z等快捷键
12. 如何进行边界约束？
答：fix x ran （约束的是速度，在初始情况下约束等效于位移约束）
13. 如何知道每个单元的ID？
答：用鼠标双击单元的表面，可以知道单元的ID和坐标
14. 如何进行切片？
答：plo set plane ori (点坐标) norm (法向矢量)
plo con sz plane (显示z方向应力的切片)
15. 如何保存计算结果？
答：save +文件名.
16. 如何调用已保存的结果？
答：rest +文件名；或者File / Restore
17. 如何暂停计算？
答：Esc
18. 如何在程序中进行暂停，并可恢复计算？
答：在命令中加入pause命令，用continue进行继续
19. 如何跳过某个计算步？
答：在计算中按空格键跳过本次计算，自动进入下一步
20. Fish是什么东西？
答：是FLAC3D的内置语言，可以用来进行参数化模型、完成命令本身不能进行的功能
21. Fish是否一定要学？
答：可以不用，需要的时候查Mannual获得需要的变量就可以了
22. FLAC3D允许的命令文件格式有哪些？
答：无所谓，只要是文本文件，什么后缀都可以
23. 如何调用一些可选模块？
答：config dyn (fluid, creep, cppudm)
24 .如何在圆柱体四周如何施加约束条件？
答：可以用fix ... ran cylinder end1 end2 radius r1 cylinder end1 end2 radius r2 not，其
中r2 25.如何能把一个PLOT的图像数据导出来以便用其他软件绘图？ 答：用set log on 命令，把数据导出来，转到excel里处理一下，然后用surfer或者什么作图软件绘 制就行了。 26.关于dd、dip的理解： 答：首先你要确定你定义面的法线方向，dip 是倾角的意思（xoy面和定义面的夹角），法线向上dip是锐角，法线向下dip 时钝角。dd是y轴顺时针转到法线在xoy面上的投影线时，所转过的角度。 27.如何调用FISH文件？ 答：新手调用FISH文件出错的原因：是：文件名为 fishcall.fis.txt(因为在记事本里这个txt的后 缀是默认的）。修改方法是：将 fishcall.fis.txt里面的内容全部复制到新的记事本里，再按保存 ，保存时候将保存类型改为所有文件(*,*),这时你便可在文件名栏内输入 fishcall.fis，类型也就 正确了。 28.如何理解Tension-p shear-p tension-n shear-n表示的含义？ 答：在计算的循环里面,每个循环中,每个zone都依据failure criterion处于不同的状态,shear 和 tension分别表示因受剪和受拉而处于塑性状态.n表示now,p表示previous,即分别表示在现在和以前 的循环当中处于塑性状态. 29.绘制相关曲线命令的一些解释 在plot hist m vs n的形式里,m代表y轴,n代表x轴(不管m,n的正负); "-"表示对其值作"mirror",如果大家使用AUTOCAD的话就明白"mirror"的含义了 30.如何查看剖面上任一点的位移值？ 答：print gp disp range x() y( ) z( )或 print gp disp range id plot gp disp range x() y( ) z( )或 plot gp disp range id 31. a: fix x y z range x -0.1 0.1 b: fix x range x -0.1 0.1 请问a式与b式有何区别？ 答：a 表示在x=0 这个平面是固定的；b 表示在x=0 这个平面只x方向不能发生运动 32.initial 与 apply 有何区别？ 答：初始化命令，如初始化计算体的应力状态等； apply边界条件限制命令，如施加边界的力、位移等约束等。 initial的应力状态会随计算过程的发生而发生改变，一般体力需要初始化，而apply施加的边界条件 不会发生变化。 33.如何查看各个时段不平衡力的具体数值？ 答：采用his来记录计算，包括位移应力等命令his unbal his gp(zone) zdis range (0 0 0) 或者id=？ 导出数据命令his write n vs m begin 时步end 时步 +file filename.his 要导出不平衡力的具体数值 his unbal step 100000 or solve his write 1 vs step begin 1 end 1000 file 123.his 使用上述命令就可以查看各个时步下的不平衡力的具体数值 34.如何显示变形轮廓线的命令？ plo ske magf 10 其中10为放大系数 35、怎样开始入门？ 答：初步学习首先看说明书 User's gurid的Section2 Getting started和Section 3 Problem sloving with FLAC 36、哪些命令需要掌握？ 答：grid gen prop interface ini fix set hist step solve pause cont sav 等，在学习的过程 中遇到这些命令和不会的命令应该查看说明书的Command Reference，里面讲的很清楚，特别需要注 意的是一定要仔细看一下Command Reference开头的Optional Range Phrases，这是讲范围的，因为 很多命令的施加都需要加到模型的一部分，这里就告诉你怎样来表示这一部分。这一原则同样适合与 其他5个ITASCA软件。还有一点就是六个软件（FLAC FALC3D UDEC 3DEC PFC PFC3D）的range大不相 37、FLAC和FLAC3D建模有什么区别？ 答：FLAC和FLAC3D基本的建模思想大致是一样的，不同的是FLAC是首先用GRID命令把整体的网格画出 来，然后用MODELL NULL命令把网格分成许多部分，再用GEN命令把这些部分一块一块搭接起来。然后 再用GEN LINE，GEN ARC等命令画出要开挖的边界，在FLAC中产生网格的命令只有一个GRID，而且只 能用一次。而FLAC3D是直接用GEN 命令一块一块搭接，GEN可以用很多次。 38、怎样查看模型？ 答：plot grid 可以查看网格，plot grid num 可以查看节点号。 39、怎样查看边界条件？ 答：plot fix 40、怎样查看预先留设的开挖边界？ 答：plot grid mark。 41、怎么查看模型的云图？ 答：pl syy (sxx xdis ydis sig1..) fill ，注意，带fill关键字就是查看云图，不带fill 关键字 就是查看等直线图。 42、怎样查看模型的矢量图？ 答：pl grid vel (disp) red 43、怎样查看INTERFACE？ 答：pl grid iface id red print iface id ; id 是interface的编号 44、FLAC怎么调整视图？ 答：ctrl+z 或shift+z ,然后点击要放大部位的左上角和右下角就可以放大某个部位，如果要缩小， 双击屏幕。 45、判断模型中网格点是一个还是两个的方法 显示模型网格点的ID，如果有两个ID号，说明是两个。节理面上的网格点应该有两个ID号。 46、改变模型应力边界时FLAC与3DEC的不同之处 在3DEC中，当改变应力边界时，模型表面的应力直接被更换，FLAC中改变应力边界时，模型 表面的应力为两者应力相加。 47、flac中影响运行时间的因素 （1）单元材料，结构面之间的刚度对比很大； （2）划分单元尺寸对比很大，尽量避免长细比大于5：1的细长单元。 48 FLAC中有多少中材料模型 内置11中本构模型%_4[ W/N,n R5q （1）零模型用于开挖回填的区域 （2）各向同性弹性模型 （3）正交各向异性弹性模型 （4）横观各向同性弹性模型 （5）德鲁克－普拉格塑性模型 （6）莫尔－库仑塑性模型一般岩土体的力学行为 （7）节理化塑性模型用于研究材料破坏后行为（如边破稳定，屈服煤矿开采）（8）应变硬化/软化模型－库仑塑性模型薄板层状材料破坏后力学行为 （9）双线性应变硬化/软化节理化塑性模型临近层状土层开挖 （10）双屈服塑性模型 （11）修正的剑桥粘土模型 49、对不平衡力的理解 flac中用最大不平衡力和典型内力大的比值R表示模型的不平衡力的相对大小，该值为百分数，且从 不会减小到零，因此，模型不会达到绝对稳定的平横状态，可以根据要求的精度设定R值，模型默认 的R值是1e-5。 注意R值小仅表示所有网格点的力都平衡，但模型还可能发生塑性流动，通过 plot vel 命令查看 网格点速度，一个低振幅随即速度场是没有塑性流动的平衡状态的可靠的指示器。 50、简单命令解释： plot add cont disp out on 时时显示云图 plot block group gpnum on 显示节点编号 plot inter red ske 看接触面的效果. del range group 1 not 不删除group信息 del range group 2 删除group信息 ini z add 数值大小 range group name 顺z方向移动 建立接触面 interface 1 face range x(范围）y(范围） z(范围） 或者 interface 1 face range plane orig(x y z 坐标） norm（法线方向） water table clear 清除水位线 pl set back white ;设置背景 set plot bitmap size (800,510) ;设置图片大小 plot set caption size 37 ; 设置图例数字大小 (default=35 范围10-50) plot set center 100 0 40 fix x y z range x -0.1 0.1 表示在x=0 这个平面是固定的 fixed boundary fix x range x -0.1 0.1表示在x=0 这个平面只x方向不能发生运动roller boundary 51、fish命令的解释： def aux1 定义函数 loop n(1,nptab1) 开始一个循环，从1循环到变量nptab1 rr=xtable(1,n) 从table 1 的x列中读第n个数付给变量rr zz=ytable(1,n) 从table 1 的y列中读第n个数付给变量zz loop k(1,nprof) 开始第二个循环，从1循环到变量nprof case_of k 下面是一个选择结构，利用变量k判断 i F alfa=0.5*(pi+.1)*float(k-2)/float(nprof-2) xtable(n+10,k)=rr*cos(alfa) ytable(n+10,k)=rr*sin(alfa) case 1 当k＝1的时候执行下面语句 xtable(n+10,k)=rr table n+10的x列第k个值等于变量rr ytable(n+10,k)=-40.0 table n+10的y列第k个值等于变量-40 case 2 当k＝2的时候执行下面语句 xtable(n+10,k)=rr table n+10的x列第k个值等于变量rr ytable(n+10,k)=0.0 table n+10的y列第k个值等于变量0 end_case 结束选择结构 end_loop 结束第二个循环 end_loop 结束第一个循环 end 函数定义结束 aux1 执行什么定义的函数 52. 在固定面上施加位移时，fix与apply不能同时使用，应该用ini和fix,才能施加上。 53.菜单 plot items/add/structure elements/geometry/结构单元的形式，把对话框里的mag fac的值改成不同的数，就可以看到位移放大后的结构单元。 54.你可以用键盘上的上、下、左、右肩在窗口中移动模型。 55.如何能把一个PLOT的图像数据导出来以便用其他软件绘图？ 答：用set log on 命令，把数据导出来，转到excel里处理一下，然后用surfer或者什么作图软件绘制就行了。 56 在进行三轴压缩时候，如何施加围压？ 答：使用apply sxx =-1e5 szz=-1e5 range cyl end1 0,0,0 end2 0,2,0 radius 1，其中X和Z轴是在我们眼睛正对的面。 57 在进行三轴压缩时候，如何对轴向力进行位移控制？ 答：使用 ini yvel 1e-7 range y -.1 .1 ini yvel 1e-7 range y 1.9 2.1 即可，数值可以变化 58 在进行边坡计算的时候，为什么用sol, fos 命令运行不行？ 答：应该输入sol fos slope3dfos.sav associated(不要也行）再用restore 命令调用即可。 59 在FLAC3D计算中，如何记录程序中的值，如果不想时时记录该怎么弄？ 答：用 hist wtite n1 vs n2 file.txt，想间隔记录可用set hist_rep n。 60 想记录接触面上的相关力学参数该怎么办？ 答：hist inter i nstress /ndis/sstress/sdisp 61 接触面设置参数包括哪几个？ 答：coh dial fric kn ks ten. 62 如何输出单元格的数据？ 答；expgrid .flacsd 63 如何在剖面的沉降云图上增加网格、剖面上的矢量及坐标值？ D Q Z9s1} e4Y U%q 答：plo add ske plo add dis plane plo add axe 64 如何做切片？ 答：plot set plane ori x y z norm x y z 65 举一个隧道支护开挖的例子？ gen zone radbrick p0 (0,0,0) p1 (10,0,0) p2 (0,10,0) p3 (0,0,10) & size 3 5 5 7 rat 1 1 1 1.5 dim 1 4 2 fill model mohr prop bulk 1e8 shear .3e8 fric 35 prop coh 1e3 tens 1e3 fix x range x -0.1 0.1 fix z range z -0.1 0.1 fix y range y 9.9 10.1 set grav 0 10 0 ini dens 1000 ini syy=0.0 grad 0,-10000,0 ini sxx=0.0 grad 0,-5000,0 ini szz=0.0 grad 0,-5000,0 apply sxx=0.0 grad 0,-5000,0 range x 9.9,10.1 apply szz=0.0 grad 0,-5000,0 range z 9.9,10.1 set large hist unbal solve save tr_eq.sav ; monitor trench excavation ini xdis=0 ydis=0 zdis=0 hist gp xdisp 1,0,0 hist gp zdisp 0,0,2 ; ; excavation steps range name exc1 x 0 1 y 0.0 0.8 z 0 2 range name exc2 x 0 1 y 0.8 1.6 z 0 2 range name exc3 x 0 1 y 1.6 2.4 z 0 2 range name exc4 x 0 1 y 2.4 3.2 z 0 2 range name exc5 x 0 1 y 3.2 4.0 z 0 2 ; excavation step 1 model null range exc1 step 10000 save exc1.sav ; excavation step 2 model null range exc2 step 1000 save exc2.sav ; excavation step 3 model null range exc3 step 1000 save exc3.sav ; excavation step 4 model null range exc4 step 1000 save exc4.sav ; excavation step 5 model null range exc5 step 1000 save exc5.sav ; install cable support rest exc2.sav sel cable beg 1.0,0.4,1.5 end 5.0,0.4,1.5 nseg 4 sel cable beg 1.0,0.4,0.5 end 5.0,0.4,0.5 nseg 4 sel cable beg 1.0,1.2,1.5 end 5.0,1.2,1.5 nseg 4 sel cable beg 1.0,1.2,0.5 end 5.0,1.2,0.5 nseg 4 sel cable prop emod 2e9 ytension 1e8 xcarea 1.0 gr_coh 1e10 gr_k 2e9 gr_per 1.0 model null range exc3 step 1000 save cab3.sav sel cable beg 1.0,2.0,1.5 end 5.0,2.0,1.5 nseg 4 sel cable beg 1.0,2.0,0.5 end 5.0,2.0,0.5 nseg 4 sel cable prop emod 2e9 ytension 1e8 xcarea 1.0 gr_coh 1e10 gr_k 2e9 gr_per 1.0 model null range exc4; step 1000 save cab4.sav sel cable beg 1.0,2.8,1.5 end 5.0,2.8,1.5 nseg 4 sel cable beg 1.0,2.8,0.5 end 5.0,2.8,0.5 nseg 4 sel cable prop emod 2e9 ytension 1e8 xcarea 1.0 gr_coh 1e10 gr_k 2e9 gr_per 1.0 model null range exc5 step 1000 save cab5.sav plot create TrenchSupport plot set rot 63.89, 334.35, 3.4 plot set cent 2.893, 3.446, 3.899 plot set size 4.136 plot add cont disp out on plot add sel cable force plot add axes black 66 举一个三轴压缩的例子？ gen zone cyl p0 0 0 0 p1 1 0 0 p2 0 2 0 p3 0 0 1 size 4 5 4 gen zone reflect norm 1,0,0 gen zone reflect norm 0,0,19 model mohr prop bulk 1.19e10 shear 1.1e10 prop coh 2.72e5 fric 44 ten 2e5 fix x y z range y -.1 .1 fix x y z range y 1.9 2.1 apply sxx =-1e5 szz=-1e5 range cyl end1 0,0,0 end2 0,2,0 radius 1 ini yvel 0 grad 0 -1e-4 0 range y 0 2 sol 1.FLAC程式使用前准备步骤 步骤1：依比例画出所欲分析的资料 在纸上画出地点的位置、地层资料、并简单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, Young`s modulus, tension, cohesion, friction Angle 等资料，换算成同一单位。 附注：需谨慎检查输入资料的单位，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信息。 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，以作为Debug及输出资料分析时验证。 步骤4：建立x, y坐标与node i, j之间的关系 在图上距离及深度的关系，建立x, y坐标系统，再由x, y坐标系统，转换与网格间系，为了便于以后输出资料的分析，故应确实掌握网格的位置及其相对应的x, y 坐标。 建议在敏感区域使用较密的网格，其它地方则使用较疏的网格，刚开始执行程序时，不宜使用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。 2.FLAC 3D 程序的编写步骤： 1 Config ________ 2 Grid ________ 3 Model ________ 4 求起始的应力平衡________ (1)建立x, y坐标与网格的关系，建议使用Gen指示： Gen x1,y1 x2,y2 ,x3,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 坐标与网格的关系，但由于产生的网格坐标不易控制，将对其它的工作产生负面影响，故依使用前步骤4所建立的关系，将网格依其疏密程度需要的不同，实际控制网格的坐标。 (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)求起始的应力平衡：solve (6)储存：Save 5 求工程的影响________ 求出区域内的应力分布情况后，再依工程的流程及步骤阶段执行各工程进行过程的影响，建议使用以下的步骤： (1)调出起初的应力平衡：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)求工程时的应力平衡 (7)储存 FLAC 3D 基础知识介绍 一、概述 FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continua ）由美国Itasca 公司开发的。目前，FLAC 有二维和三维计算程序两个版本，二维计算程序V3.0 以前的为DOS 版本，V2.5 版本仅仅能够使用计算机的基本内存64K），所以，程序求解的最大结点数仅限于2000个以内。1995 年，FLAC2D 已升级为V3.3 的版本，其程序能够使用护展内存。因此，大大发护展了计算规模。FLAC3D是一个三维有限差分程序，目前已发展到V3.0 版本。 FLAC3D的输入和一般的数值分析程序不同，它可以用交互的方式，从键盘输入各种命令，也可以写成命令（集）文件，类似于批处理，由文件来驱动。因此，采用FLAC程序进行计算，必须了解各种命令关键词的功能，然后，按照计算顺序，将命令按先后，依次排列，形成可以完成一定计算任务的命令文件。 FLAC3D是二维的有限差分程序FLAC2D的护展，能够进行土质、岩石和其它材料的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析。调整三维网格中的多面体单元来拟合实际的结构。单元材料可采用线性或非线性本构模型，在外力作用下，当材料发生屈服流动后，网格能够相应发生变形和移动（大变形模式）。FLAC3D 采用的显式拉格朗日算法和混合-离散分区技术，能够非常准确的模拟材料的塑性破坏和流动。由于无须形成刚度矩阵，因此，基于较小内存空间就能够求解大范围 的三维问题。 三维快速拉格朗日法是一种基于三维显式有限差分法的数值分析 方法，它可以模拟岩土或其他材料的三维力学行为。三维快速拉格朗日分析将计算区域划分为若干四面体单元，每个单元在给定的边界条件下遵循指定的线性或非线性本构关系，如果单元应力使得材料屈服或产生塑性流动，则单元网格可以随着材料的变形而变形，这就是所 谓的拉格朗日算法，这种算法非常适合于模拟大变形问题。三维快速 拉格朗日分析采用了显式有限差分格式来求解场的控制微分方程，并应用了混合单元离散模型，可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形，尤其在材料的弹塑性分析、大变形分析以及模拟施工过程等领域有其独到的优点。 FLAC-3D(Three Dimensional Fast Lagrangian Analysis of Continua)是美国Itasca Consulting Goup lnc 开发的三维快速拉格朗日分析程序，该程序能较好地模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时发生的破坏或塑性流动的力学行为，特别适用于分析渐进破坏和失稳以及模拟大变形。它包含10种弹塑性材料本构模型，有静力、动力、蠕变、渗流、温度五种计算模式，各种模式间可以互相藕合，可以模拟多种结构形式，如岩体、土体或其他材料实体，梁、锚元、桩、壳以及人工结构如支护、衬砌、锚索、岩栓、土工织物、摩擦桩、板桩、界面单元等，可以模拟复杂的岩土工程或力学问题。 FLAC3D采用ANSI C++语言编写的。 二、FLAC3D的优点与不足 FLAC3D有以下几个优点: 1对模拟塑性破坏和塑性流动采用的是混合离散法。这种方 实例分析命令： 1. X ，Y ，Z 旋转 Shift+ X ，Y ，Z 反向旋转 Gen zone ……；model ……；prop ……（材料参数）；set grav 0,0,-9.81（重力加速度） plot add block group red yellow 把在group 中的部分染成红色和黄色 plot add axes black 坐标轴线为黑色；print zone stress% K 单元应力结果输出 ini dens 2000 ran z a b （设置初始密度，有时不同层密度不同）；ini ……（设置初始条件）；fix ……（固定界面） set plot jpg ；set plot quality 100 ；plot hard file 1.jpg 图像输出（格式、像素、名称） plot set magf 1.0视图的放大倍数为1.0；plo con szz z 方向应力云图 2. ini z add -1 range group one 群one 的所有单元，在z 方向上向下移动1m ；然后合并 命令 gen merge 1e-5 range z 0此命令是接触面单元合并成一个整体，1e-5是容差 3. (基坑开挖步骤)：Step 1: create initial model state （建立初始模型）Step 2: excavate trench （开挖隧道） 4. group Top range group Base not 定义（群组Base 以外的为）群组Top 5. plot blo gro 使得各个群组不同颜色显示 6. （两个部分间设置界面；切割法）：gen separate Top 使两部分的接触网格分离 为两部分；interface 1 wrap Base Top 在（Base 和Top ）这两部分之间添加接触单元；plot create view_int 显示，并创建标题view_int ；plot add surface 显示表面；plot add interface red 界面颜色红色 7. （简单的定义函数及运行函数）new ；def setup 定义函数setup ；numy = 8定义常 量numy 为8；depth = 10.0 定义depth 为10；end 结束对函数的定义；setup 运行函数setup 8. （隧道生成）上部圆形放射性圆柱及下部块体单元体的建立，然后镜像。 9. 模拟模型的材料问题时为什么要去定义某个方向上的初始速度？— 10. 渐变应力施加：apply nstress -1e6 gradient 0,0,1e5 range z 3.464,0 plane dip 60 dd 270 origin .1 0 0；施加法向应力：apply nstress -1e6 range plane dip 60 dd 270 origin .1 0 0 11. d ip dd 确定平面位置使用：（纠结） 12. p rint gp position range id=14647 输出节点坐标 13. a pply sxx -10e6 gradient 0 , 0, 1e5 range z -100 , 0在这个求解方程中，z 为变量，所以xx σ为：65=-1010+10xx z σ?? ；原点（0,0,0） 14. f ree x range x -.1 .1 z 6.9 10.1放松x=0 平面上，z=7，10 这一部分在x 方向的约 束（可以在此处产生破坏） 15. 体积模量K 和剪切模量G 与杨氏模量及泊松比v 之间的转换关系如下： =3(1-2v)E K G=2(1+v) E 16. 一般而言，大多数问题可以采用FLAC 3D 默认的收敛标准（或称相对收敛标准），即当体 系最大不平衡力与典型内力的比率R 小于定值10-5；（也可由用户自定义该值，命令： FLAC 3D基础知识介绍 一、概述 FLAC(Fast Lagrangian Analysis of Continua)由美国Itasca公司开发的。目前,FLAC有二维与三维计算程序两个版本,二维计算程序V3、0以前的为DOS版本,V2、5版本仅仅能够使用计算机的基本内存64K),所以,程序求解的最大结点数仅限于2000个以内。1995年,FLAC2D已升级为V3、3的版本,其程序能够使用护展内存。因此,大大发护展了计算规模。FLAC3D就是一个三维有限差分程序,目前已发展到V3、0版本。 FLAC3D的输入与一般的数值分析程序不同,它可以用交互的方式,从键盘输入各种命令,也可以写成命令(集)文件,类似于批处理,由文件来驱动。因此,采用FLAC程序进行计算,必须了解各种命令关键词的功能,然后,按照计算顺序,将命令按先后,依次排列,形成可以完成一定计算任务的命令文件。 FLAC3D就是二维的有限差分程序FLAC2D的护展,能够进行土质、岩石与其它材料的三维结构受力特性模拟与塑性流动分析。调整三维网格中的多面体单元来拟合实际的结构。单元材料可采用线性或非线性本构模型,在外力作用下,当材料发生屈服流动后,网格能够相应发生变形与移动(大变形模式)。FLAC3D采用的显式拉格朗日算法与混合-离散分区技术,能够非常准确的模拟材料的塑性破坏与流动。由于无须形成刚度矩阵,因此,基于较小内存空间就能够求解大范围的 三维问题。 三维快速拉格朗日法就是一种基于三维显式有限差分法的数值分析方法,它可以模拟岩土或其她材料的三维力学行为。三维快速拉格朗日分析将计算区域划分为若干四面体单元,每个单元在给定的边界条件下遵循指定的线性或非线性本构关系,如果单元应力使得材料屈服或产生塑性流动,则单元网格可以随着材料的变形而变形,这就就是所谓的拉格朗日算法,这种算法非常适合于模拟大变形问题。三维快速拉格朗日分析采用了显式有限差分格式来求解场的控制微分方程,并应用了混合单元离散模型,可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形,尤其在材料的弹塑性分析、大变形分析以及模拟施工过程等领域有其独到的优点。 FLAC-3D(Three Dimensional Fast Lagrangian Analysis of Continua)就是美国Itasca Consulting Goup lnc开发的三维快速拉格朗日分析程序,该程序能较好地模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时发生的破坏或塑性流动的力学行为,特别适用于分析渐进破坏与失稳以及模拟大变形。它包含10种弹塑性材料本构模型,有静力、动力、蠕变、渗流、温度五种计算模式,各种模式间可以互相藕合,可以模拟多种结构形式,如岩体、土体或其她材料实体,梁、锚元、桩、壳以及人工结构如支护、衬砌、锚索、岩栓、土工织物、摩擦桩、板桩、界面单元等,可以模拟复杂的岩土工程或力学问题。 FLAC3D采用ANSI C++语言编写的。 二、FLAC3D的优点与不足 1. apply（缩写：app） 可用来定义边界条件及初始条件： 1）添加应力 格式1：apply szz -0.3395e6 range z -0.1 0.1 格式1：apply szz -0.3395e6 range group pile 格式3：apply szz -0.3395e6 range z -0.1 0.1 group pile 格式4：apply nstress 数值range z 2.9 3.1（或3）x 1 2 y 1 2 2）以一定速度施加位移边界 格式1：apply yvel -1e5 range y -1.9 2.1 ;施加y方向速度-1e5/step 3）添加边界条件 格式：apply szz <数值> grad <梯度> range <围> 示例1：apply szz -1e9 grad 0 0 8.3e5 range z 0 120 示例2：apply szz -0.6e6 range z 0.05 0.15 group pile 注：<数值>是梯度方向坐标0点的数值，可通过定义坐标围的上下值与梯度计算得到。 2. range(缩写：ran) 通过range功能，可以使命令作用在一定指定围的目标上；如果一个命令没有使用range来确定围，则命令对整个模型有效。 1)利用坐标指定一定的围 格式1：range z 0 1 格式2：range z 2.9 3.1 x 1 2 y 1 2 2)利用分组来指定围 格式：range group 1 3)以上两种的复合 格式：range z -0.1 0.1 group pile 4）利用id号来指定一定的围 格式：range id 0 10 该命令后跟起始id和结束id，这里的id可以是实体单元、网格、结构单元、接触面和节点的编号。 例：model elastic range id 1 10 ;指定id为1到10的单元为各向同性弹性本构。 5）命名一个围（需要先命名这个围） 格式：range name <自己起一个名字> <围> 示例：range name intersected_zones x 5 8 y 3 7 ;模型镜像 gen zone radcylinder size 25 1 25 25 gen zone reflect normal -1 0 0 origin x y z(面上一点）;沿X轴镜像,通过对称平面法线向量确定对称面 gen zone reflect normal 0 0 -1 ;沿z轴镜像 ;绘图控制 pl 建模 1、调用文件： ①文件与工程在同一个文件夹，只写文件名即可：Ifthecalledfileislocatedinthesamefolderasthe FLAC3D projectfile,thenonlyt hefilenameneed beenteredwiththe CALL command. ②不在同一个文件夹，全路径：Otherwise,thefilemaybecalledbyspecifyingitscompletepath(e.g.,c:\myfol der\file.dat). Undo;撤销上一条命令 2、创建旋转缩放视图 3、建模命令 modelmechmohr;莫尔库伦模型 modelmechelastic;弹性模型 setgrav0,0,-9.81;重力加速度negative z-direction.（垂直向下！常用的） 下下面面这这代代码码，，是是沿沿着着--y y方方向向的的重重力力加加速速度度，，注注意意区区别别！！！！！！！！ genzonebricksize6,8,8p0-10,-10,-20...;省略号表示写不下后面继续 p110,-10,-20... p2-10,10,-20... p3-10,-10,0 plotzone genzonebricksize6,8,8p0-10,-10,-20...;不规则六面体 p110,-10,-20p2-10,10,-20... p3-10,-10,0p410,10,-20... p5-10,10,10p610,-10,0... p710,10,10 plotcurrentplotPlot01 plotclear plotzone Undo;撤销命令 setlogfile127G1001.tGt setlogontruncate setlogoff listzoneprinrangeG01y01z01;显示指定范围内各单元的主应力，结果如下 Hist命令： ①命令编号按顺序从1开始：eachhistoryisnumberedsequentiallyfrom1asitisenteredviathe HISTORY co mmand. ②查找显示所有的his命令：ReturntotheFlac3D>promptandtype listhist foralistingofthehistoriesandtheircorrespondingnumbers. histnstep5;每5步记录1次。默认是10步记录1次 FLAC3D常见命令与使用技巧 1、FLAC3D常见命令： 1.FLAC3D是有限元程序吗？答：不是！是有限差分法。 2.最先需要掌握的命令有哪些？ 答：需要掌握gen, ini, app, plo, solve等建模、初始条件、边界条件、后处理和求解的命令。 3.怎样看模型的样子？答：plo blo gro可以看到不同的group的颜色分布 4.怎样看模型的边界情况？答：plo gpfix red 5.怎样看模型的体力分布？答：plo fap red 6.怎样看模型的云图？答：位移：plo con dis (xdis, ydis, zdis)应力：plo con sz (sy, sx,sxy, syz, sxz) 7.怎样看模型的矢量图？答：plo dis (xdis, ydis, zdis) 8.怎样看模型有多少单元、节点？答：pri info 9.怎样输出模型的后处理图？ 答：File/Print type/Jpg file，然后选择File/Print，将保存格式选择为jpe文件 10.怎样调用一个文件？答：File/call或者call命令 10.如何施加面力？答：app nstress 11.如何调整视图的大小、角度？答：综合使用x, y, z, m, Shift键，配合使用Ctrl+R，Ctrl+Z等快捷键 12.如何进行边界约束？答：fix x ran（约束的是速度，在初始情况下约束等效于位移约束） 13.如何知道每个单元的ID？答：用鼠标双击单元的表面，可以知道单元的ID和坐标 14.如何进行切片？ 答：plo set plane ori (点坐标) norm (法向矢量) plo con sz plane (显示z方向应力的切片) 15.如何保存计算结果？答：save +文件名. 16.如何调用已保存的结果？答：rest +文件名；或者File / Restore 17.如何暂停计算？答：Esc 18.如何在程序中进行暂停，并可恢复计算？答：在命令中加入pause命令，用continue进行继续 19.如何跳过某个计算步？答：在计算中按空格键跳过本次计算，自动进入下一步 1.1常见问题及其解答Gen separate 不能被识别答：原因是FLAC3D版本不行，我用3.0的版本不能。 1. FLAC3D是有限元软件吗？答：不是，是有限差法软件。 2. FLAC3D最先需要掌握的命令有哪些？答：需要掌握gen, ini, app, plo, solve等建模、初始条件、边界条件、后处理和求解的命令。 3. 怎样看模型的样子？答：plo blo gro可以看到不同的group的颜色分布。 4. 怎样看模型的边界情况？答：plo gpfix red sk 5. 怎样看模型的体力分布？答：plo fap red sk 6. 怎样看模型的云图？答：位移：plo con dis (xdis, ydis, zdis) 应力：plo con sz (sy, sx, sxy, syz, sxz) 7. 怎样看模型的矢量图？答：plo dis (xdis, ydis, zdis) 8. 怎样看模型有多少单元、节点？答：print info 9. 怎样输出模型的后处理图？答：File/Print type/Jpg file，然后选择File/Print，将保存格式选择为jpg文件。 10. 怎样调用一个文件？答：使用菜单File/call 或者call 命令。 11. 如何施加面力？答：app nstress ran 12. 如何调整视图的大小、角度？答：综合使用x, y, z, m, Shift键，配合使用Ctrl+R，Ctrl+Z等快捷键。 13. 如何进行边界约束？答：fix x ran （约束的是速度，在初始情况下约束等效于位移约束） 14. 如何知道每个单元的ID？答：使用鼠标双击单元的表面，可以知道单元的ID和坐标。 15. 如何进行切片？答：plo set plane ori (点坐标) norm (法向矢量) plo con sz plane (显示z方向应力的切片) 16. 如何保存计算结果？答：save filename(文件名可自定义) 17. 如何调用已保存的结果？答：使用菜单File/call或者命令rest filename(文件名可自定义)。 18. 如何暂停计算？答：运行中使用Esc命令。 19. 如何在程序中进行暂停，并可恢复计算？答：在命令中加入pause命令，键入continue命令后可恢复计算。 20. 如何跳过某个计算步？答：在计算中按空格键可跳过本次计算，自动进入下一步。 21. FISH是什么？答：是FLAC3D的内置语言，可以用来进行参数化模型、完成命令本身不能进行的功能。 22. FISH是否一定要学？答：可以不用，需要的时候查Manual获得需要的变量就可以了。 23. FLAC3D允许的命令文件格式有哪些？答：只要是符合FLAC3D格式要求的文本文件，无论是什么后缀名，都可以为FLAC3D调用。 24. 如何调用一些可选模块？答：使用命令config dyn (fluid, creep, cppudm)。 25. 如何使用gauss_dev对符合高斯正态分布的材料参数进行赋值？答：假定某材料的摩擦角均值为40度，标准差是2，则命令如下：prop friction 40 gauss_dev 2 26. FISH函数中是否能调用“.sav”文件？答：不能。FLAC3D中规定，new和restore命令不允许出现在FISH函数中，因为new和restore 命令会将原有存储信息清除掉。 27. initial 与apply 有何区别？答：initial初始化命令，如初始化计算体的应力状态等；apply边界条件限制命令，如施加边界的力、位移等约束等。initial的应力状态会随计算过程的发生而发生改变，一般体力需要初始化，而apply施加的边界条件不会发生变化。 28. FLAC3D动力分析中是如何计算永久变形的？答：FLAC3D采用动态运动方程求解动力方程，因此采用弹塑性本构模型可以计算永久变形。而土动力学常用的粘弹性模型由于没有考虑土体的塑性，因此不能计算永久变形。 29. 对于初学者而言，是学习FLAC还是FLAC3D？答：FLAC有较好的图形化操作界面，而FLAC3D目前只能通过命令流来操作，从学习难度上来说，FLAC要简单一些，不过复杂的三维问题还是需要使用FLAC3D才能解决。FLAC和FLAC3D的某些命令和分析方法类似，读者在学习过程中可以相互借鉴。 30. interface建模命令中的dist关键词是否表示接触面的厚度？答：FLAC3D 中的interface 是没有厚度的，dist 关键词表示的是接触面建模时选择范围时的容差，表示该范围内的“面”上将被赋予interface 单元。 31. 初始应力场计算中位移场和速度场是否都要清零？答：是的。一般，FLAC和FLAC3D中位移场和速度场的清零命令都是同时使用的。 32. 加了fix边界，再使用apply施加应力边界有效吗？答：无效。fix和apply都是边界条件，两者不能混用，fix的作用是固定节点的速度，只要用户不更改这个速度，在计算中都会保持不变。 33. solve age后面跟随的时间是真实的时间吗？答：FLAC和FLAC3D在动力、渗流、流变模式下才有真实的时间，时间的单位默认为秒，也可以根据读者使用的量纲进行调整。 1、最先需要掌握的命令有哪些？ 答：需要掌握gen, ini, app, plo, solve等建模、初始条件、边界条件、后处理和求解的命令。 2、怎样输出模型的后处理图？ 答：File/Print type/Jpg file，然后选择File/Print，将保存格式选择为jpe文件。 3、怎样调用一个文件？ 答：File/call或者call命令 4、如何施加面力？ 答：app nstress 5、如何调整视图的大小、角度？ 答：综合使用x, y, z, m, Shift键，配合使用Ctrl+R，Ctrl+Z等快捷键。 6、如何进行边界约束？ 答：fix x ran （约束的是速度，在初始情况下约束等效于位移约束）。 7、如何知道每个单元的ID？ 答：用鼠标双击单元的表面，可以知道单元的ID和坐标。 8、如何进行切片？ 答：plo set plane ori (点坐标) norm (法向矢量) plo con sz plane (显示z方向应力的切片) 9、如何保存计算结果？ 答：save +文件名 10、如何调用已保存的结果？ 答：rest +文件名；或者File / Restor 11、如何暂停计算？ 答：Esc 12、如何在程序中进行暂停，并可恢复计算？ 答：在命令中加入pause命令，用continue进行继续。 在我们分步求解中想得到某一个过程中的结果，不用等到全求完，还可以在分布求解错误的时候就进行改正，而不是等到结果出来。 13、如何跳过某个计算步？ 答：在计算中按空格键跳过本次计算，自动进入下一步 14、Fish是什么东西？Fish是否一定要学？ 答：是FLAC3D的内置语言，可以用来进行参数化模型、完成命令本身不能进行的功能。Fish可以不用学，需要的时候查Mannual获得需要的变量就可以了。 15、FLAC3D允许的命令文件格式有哪些？ 答：无所谓，只要是文本文件，什么后缀都可以。 16、如何调用一些可选模块？ 答：config dyn (fluid, creep, cppudm) 17、如何在圆柱体四周如何施加约束条件？ 可以用fix ... ran cylinder end1 end2 radius r1 cylinder end1 end2 radius r2 not，其中r2 第1部分命令流按照顺序进行2-1定义一个FISH函数 new def abc abc = 25 * 3 + 5 End print abc 2-2使用一个变量 new def abc hh = 25 abc = hh * 3 + 5 End Print hh Print abc 2-3对变量和函数的理解 new def abc hh = 25 abc = hh * 3 + 5 End set abc=0 hh=0 print hh print abc print hh new def abc abc = hh * 3 + 5 end set hh=25 print abc set abc=0 hh=0 print hh print abc print hh 2-4获取变量的历史记录 new gen zone brick size 1 2 1 model mohr prop shear=1e8 bulk=2e8 cohes=1e5 tens=1e10 fix x y z range y -0.1 0.1 apply yvel -1e-5 range y 1.9 2.1 plot set rotation 0 0 45 plot block group def get_ad ad1 = gp_near(0,2,0) ad2 = gp_near(1,2,0) ad3 = gp_near(0,2,1) ad4 = gp_near(1,2,1) end get_ad def load load=gp_yfunbal(ad1)+gp_yfunbal(ad2)+gp_yfunbal(ad3)+gp_yfunbal(ad4) end hist load hist gp ydis 0,2,0 step 1000 plot his 1 vs -2 2-5用FISH函数计算体积模量和剪砌模量 new def derive s_mod = y_mod / (2.0 * (1.0 + p_ratio)) b_mod = y_mod / (3.0 * (1.0 - 2.0 * p_ratio)) end set y_mod = 5e8 p_ratio = 0.25 derive print b_mod print s_mod 2-6 在FLAC输入中使用符号变量 New def derive s_mod = y_mod / (2.0 * (1.0 + p_ratio)) b_mod = y_mod / (3.0 * (1.0 - 2.0 * p_ratio)) end set y_mod = 5e8 p_ratio = 0.25 derive gen zone brick size 2,2,2 model elastic prop bulk=b_mod shear=s_mod print zone prop bulk print zone prop shear 实用标准文档 1、怎样查看模型？ 答：plot grid 可以查看网格，plot grid num 可以查看节点号。 2、请问在圆柱体四周如何施加约束条件？ 答：可以用fix ... ran cylinder end1 end2 radius r1 cylinder end1 end2 radius r2 not，其中r2 1、怎样查看模型？ 答：plot grid 可以查看网格，plot grid num 可以查看节点号。 2、请问在圆柱体四周如何施加约束条件？ 答：可以用fix ... ran cylinder end1 end2 radius r1 cylinder end1 end2 radius r2 not，其中r2 1.1常见问题及其解答 Gen separate 不能被识别 答：原因是FLAC3D版本不行，我用3.0的版本不能。 1. FLAC3D是有限元软件吗？ 答：不是，是有限差法软件。 2. FLAC3D最先需要掌握的命令有哪些？ 答：需要掌握gen, ini, app, plo, solve等建模、初始条件、边界条件、后处理和求解的命令。 3. 怎样看模型的样子？ 答：plo blo gro可以看到不同的group的颜色分布。 4. 怎样看模型的边界情况？ 答：plo gpfix red sk 5. 怎样看模型的体力分布？ 答：plo fap red sk 6. 怎样看模型的云图？ 答：位移：plo con dis (xdis, ydis, zdis) 应力：plo con sz (sy, sx, sxy, syz, sxz) 7. 怎样看模型的矢量图？ 答：plo dis (xdis, ydis, zdis) 8. 怎样看模型有多少单元、节点？ 答：print info 9. 怎样输出模型的后处理图？ 答：File/Print type/Jpg file，然后选择File/Print，将保存格式选择为jpg文件。 10. 怎样调用一个文件？ 答：使用菜单File/call或者call命令。 11. 如何施加面力？ 答：app nstress ran <……> 12. 如何调整视图的大小、角度？ 答：综合使用x, y, z, m, Shift键，配合使用Ctrl+R，Ctrl+Z等快捷键。 13. 如何进行边界约束？ 答：fix x ran <……>（约束的是速度，在初始情况下约束等效于位移约束） 14. 如何知道每个单元的ID？ 答：使用鼠标双击单元的表面，可以知道单元的ID和坐标。 15. 如何进行切片？ 答：plo set plane ori (点坐标) norm (法向矢量) plo con sz plane (显示z方向应力的切片) 16. 如何保存计算结果？ 答：save filename(文件名可自定义) 17. 如何调用已保存的结果？ 答：使用菜单File/call或者命令rest filename(文件名可自定义)。 18. 如何暂停计算？ 答：运行中使用Esc命令。 19. 如何在程序中进行暂停，并可恢复计算？ 答：在命令中加入pause命令，键入continue命令后可恢复计算。 gen zone brick gro 1 ratio 1.1 1 1 size 15 1 10 p0 0 0 19.5 p1 20 0 19.5 p2 0 1 19.5 p3 0 0 29.5 建模. mo null range group 7 开挖 attach face检查节点 gen merge 1e-3融合节点 plo blo gro;按组画图 plo blo den;按密度画图 plo con zdis;Z向位移画图 plo con sz;Z向应力画图 set mech ratio 1e-3;设置计算收敛 plo con ssi disp vel ;剪应变增加滑移线 pl add disp;位移矢量图合成位移 plo sel recoer;可以显示应力 ini y add 2 在地壳每增加100m深度，压力将增加约2.75Mpa his gp disp id 1851 pl con disp; his write 7 vs step begin 1 end 10000000000 file 顶板.txt；输出记录数据 pl bl st n; pl bl st plo fap red sk;显示体力 plotitems------add-----vetor----apply body force plo add ve apply body force ini szz 1000 range z 13 14 x -1.5 1.5 y 0 15 施加局部调整力;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;出图;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; set plot bmp plot set mag 2.44 rotation 0 0 0 plot set back white plo con sz plo add sel geom pile plot contour ssi ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;出图;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; 保存及调用 sol save kaiwa1.sav new res kaiwa1.sav 2-1 new gen zon bri size 3 3 3 model elas prop bulk 3e8 shear 1e8 ini dens 2000 fix z ran z -.1 .1 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 -10 solve app nstress -10e4 ran z 3 x 1 2 y 1 2 hist gp vel 0 0 3 hist gp vel 0 3 3 plo hist 1 red plo add hist 2 blue solve 3-1 ;-------------------------------------工程信息 ;Project Record Tree export ;Title:Simple test ;---------------------------------计算第一步 ;... STATE: STATE1 .... config grid 10,10 model elastic group 'User:Soil' notnull model elastic notnull group 'User:Soil' prop density=1500.0 bulk=3E6 shear=1E6 notnull group 'User:Soil' fix x y j 1 fix x i 1 fix x i 11 set gravity=9.81 history 999 unbalanced solve save state1.sav ;----------------------------------计算第二步 ;... STATE: STATE2 .... initial xdisp 0 ydisp 0 initial xvel 0 yvel 0 model null i 4 7 j 8 10 group 'null' i 4 7 j 8 10 group delete 'null' history 1 xdisp i=4, j=11 solve save state2.sav ;--------------------------------绘图命令 ;*** plot commands **** ;plot name: syy plot hold grid syy fill ;plot name: Unbalanced force plot hold history 999 ;plot name: grid plot hold grid magnify 20.0 lred grid displacement ;plot name: Xdis-A plot hold history 1 lineFLAC3D基础知识介绍
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