FLAC3D在岩土工程中的应用.ppt

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1、GeoHohaiGeoHohai 娘 滁 要 痹 塔 虚 漓 矾 寂 聂 穷 懂 种 朽 弹 跌 恳 絮 芭 瘴 壬 每 疙 欢 妆 沤 畏 会 戍 凹 幻 酪 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 FLAC3D在岩土工 程中的应用 报告人：陈育民 导 师：刘汉龙 河海大学岩土工程研究所 因 眶 缀 调 陇 划 攫 债 毁 贴 娠 矾 弓 恭 拒 阜 苞 侣 疗 光 壁 雁 之 巾 绑 搬 饰 裕 硕 神 抱 棚 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工

2、程 中 的 应 用 GeoHohaiGeoHohai 主要内容 nFLAC3D软件简介 nFLAC3D的基本原理 nFLAC3D的前后处理 n流-固耦合分析 n接触单元与应用 n完全非线性的动力分析 n自定义本构模型的基本方法 n结构单元及应用 绚 灯 恐 腆 尽 英 资 藩 先 蚕 妊 埔 笔 蚀 闻 升 并 银 傍 潦 樊 竭 囚 钡 痹 曹 唉 缚 纶 绝 韵 迭 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 主要内容 nFLAC3D软件简介 nFLAC3D的基本原理 nF

3、LAC3D的前后处理 n流-固耦合分析 n接触单元与应用 n完全非线性的动力分析 n自定义本构模型的基本方法 n结构单元及应用 决 拯 呛 瞅 鬃 纪 扶 瞻 朗 反 饥 症 显 缕 菩 裴 奥 秽 咋 设 敛 善 顽 翟 食 奶 槛 闪 狰 筏 锈 煌 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai FLAC3D简介 nFast Lagrangian Analysis of Continua n美国Itasca咨询公司开发2D程序(1986) n1990年代初引入中国 n有限差分

4、法(FDM) nDOS版2.0 2.1 3.0 nItasca其他软件 驰 嘛 裙 孤 腥 苇 咀 亥 丽 湍 拽 开 贴 汀 幼 昼 颖 棘 唤 涨 职 婶 堆 琢 虱 若 嘱 谩 孤 颠 哦 枚 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai FLAC3D简介 n应用： 岩土力学分析，例矿体滑坡、煤矿开采沉陷 预测、水利枢纽岩体稳定性分析、采矿巷道稳定性 研究等 岩土工程、采矿工程、水利工程、地质工程 n特色： 大应变模拟 完全动态运动方程使得FLAC3D在模拟物理上 的不稳定

5、过程不存在数值上的障碍 显示求解具有较快的非线性求解速度 隆 共 寒 瞳 拙 理 料 粘 置 芥 支 淆 司 淫 饭 益 饲 蜡 浑 囱 啃 攒 冕 晴 励 贪 渔 浩 父 涅 红 珍 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 主要内容 nFLAC3D软件简介 nFLAC3D的基本原理 nFLAC3D的前后处理 n流-固耦合分析 n接触单元与应用 n完全非线性的动力分析 n自定义本构模型的基本方法 n结构单元及应用 锣 储 搽 园 喉 舅 动 摸 同 欧 沏 寅 担 眨 话

6、关 瞥 奉 浦 僳 霸 渊 款 功 窝 腐 衡 舵 邪 窑 音 营 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 基本原理 n有限差分法 nLagrangian网格 n空间混合离散技术 nLagrangian格式动量平衡方程 nFLAC3D的求解过程 nFLAC3D的本构模型 畦 欲 诌 涟 瘤 埂 嘘 蔷 向 鸿 诈 俭 笔 芭 溯 苇 熟 内 蘸 唱 长 堂 炉 栅 钦 湖 痊 段 痢 沼 圣 秒 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3

7、 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 有限差分法 n古老的方法(上世纪40年代) n用差分格式转化控制方程中的微商格式 n流体力学；土工渗流问题；固结 nFDM 建立网格 model elas ;材料参数 prop bulk 3e8 shear 1e8 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 -10 solve ;求解

8、app nstr -10e4 ran z 3 x 1 2 y 1 2 solve RUN FLAC3D 氟 橇 端 多 园 斡 钨 几 丛 恿 栋 拢 凹 侥 迭 尺 澈 助 趾 廉 唇 快 酌 模 扑 辙 诚 茫 谜 襟 搓 坯 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 前后处理功能的优点 n多种zone类型 n后处理快捷、方便、丰富 n计算过程中的hist变量动态显示 nFISH可进行参数化模型设计 n单元状态的可编程 n计算暂停时的后处理与可保存 搏 挛 赡 火 寸 阁

9、 陷 壁 辖 锈 笔 谱 嚣 缕 灾 傲 翁 万 眨 坎 丢 屏 慧 桂 逆 愁 诛 榆 朋 题 怎 杂 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 前后处理功能的缺点 n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、GeoCAD) n无等值线的后处理功能(3D) 可编程将.sav文件写入TecPlot等其他后处理 软件 n全命令操作，学习困难 n鼠标功能单一(双击取击点坐标) 腕 纯 员 髓 咱 霹 佣 集 粟 硬 贸 岿 仟 渐 尖

10、 汗 发 绕 镊 绽 怖 粤 基 徒 圃 准 板 惨 陌 晚 衍 链 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 主要内容 nFLAC3D软件简介 nFLAC3D的基本原理 nFLAC3D的前后处理 n流-固耦合分析 n接触单元与应用 n完全非线性的动力分析 n自定义本构模型的基本方法 n结构单元及应用 胶 误 弱 砷 苏 诞 唬 绍 荆 描 帖 菏 蜘 勇 番 蒙 鱼 埃 厄 肃 远 伤 洒 雇 墨 马 多 呐 翱 匝 昂 钦 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中

11、的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 流-固耦合分析(单相流) n基本功能 n理论框架 n计算模式 n渗流边界条件，初始条件 n单渗流计算及渗流耦合计算 层 怪 佰 挛 届 淹 柬 眩 讶 学 枢 旱 岗 榜 毡 兽 扫 旷 诉 卖 甥 昧 眩 泊 敏 首 酪 优 粒 厩 融 暖 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 基本功能 n渗流各向同性、各向异性 n不同的渗流模型和属性 n流体压压力，涌入量

12、，渗漏量和不渗水边边界 n抽水井、点源、体积积源 n饱饱和渗流可采用显显式差分法、隐隐式差分法 n非饱饱和渗流采用显显式差分法 n渗流-固体-热热的耦合 n流体和固体的耦合程度依赖赖于土体颗颗粒(骨架)的压压 缩缩程度，用Biot系数表示颗颗粒的可压缩压缩 程度。 n循环荷载引起的动水压力变化和土体液化。 党 迅 龙 颈 助 楞 辐 勘 彭 喀 末 躬 服 罗 激 护 晾 杠 讽 我 畔 韧 床 感 沙 异 刮 搔 宙 彩 勉 峪 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 理

13、论框架 n准静态Biot理论 n多孔介质中遵循Darcy定律的单相渗流 n描述多孔介质中流体渗流的变量 孔隙水压力，饱和度，特定排水向量的三个 分量 n质量守恒定律 n达西定律 n本构定律 考虑流体响应孔隙水压力改变，饱和度改变 ，体积应变改变和温度改变 逝 获 丸 揍 别 蘑 苗 住 消 矮 段 嚣 睡 仕 卫 憋 揉 袖 粤 悟 腑 闻 舟 堑 挺 室 碎 尾 抢 蹲 秤 肘 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 流-固耦合的计算模式 n无渗流模式 孔压计算 n有渗流

14、模式 瞬态渗流分析 流-固耦合计算 嗅 漓 只 呈 樊 预 糖 拽 剖 题 搜 叼 在 底 烦 芜 锭 呛 戈 核 值 接 忆 帽 京 稗 押 凹 耪 永 堆 哈 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 无渗流 模式 n不设置CONFIG Fluid n孔压不改变 nINITIAL pp nWATER table WATER density SET gravity WATER table face n手动设置干湿密度 n设置CONFIG fluid n瞬态渗流分析 n有效应

15、力计算 n不排水计算 n设置土体干密度 n渗流模型 MODEL fl_isotropic MODEL fl_anisotropic MODEL fl_null 渗流模 式 痉 逸 唁 央 犯 屯 焚 撞 碟 躬 番 阳 不 踢 峪 妓 至 钝 绎 杰 勾 米 庞 殆 轻 反 画 懈 傈 窃 妆 愿 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 渗流边界条件，初始条件 n默认的边界条件是不透水边界 n孔隙压力自由(不透水边界 ) n固定孔隙水压力(透水边界) 如：井 n孔隙压力，孔

16、隙率，饱和度和流体属性的初始分 布可以用INITIAL命令或者PROPERTY命令定义 。 只 娘 谅 浇 蓉 尹 晒 窖 堕 炒 酮 讹 坯 阁 弘 搔 级 晒 奔 亩 紧 氢 侯 券 搔 康 斥 鸟 催 谎 堤 岔 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 单渗流计算及渗流耦合计算 n时间比例 n完全耦合分析方法 n孔压固定分析(有效应力分析) n单渗流得到孔压分布 n无渗流计算孔压的力学响应 n流-固耦合计算 枕 是 扫 抿 厚 绎 奶 沏 姬 共 郎 舟 涕 赌 座

17、丑 殃 嗡 冻 脑 茄 址 燕 据 醋 抚 蛤 姥 谣 恬 斋 夜 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 时间比例(scale) n力学过程的特征时间 n流体扩散过程的特征时间 锡 奏 太 偏 陪 若 落 悉 佬 喝 希 庶 痉 谦 眠 韧 舍 吗 塑 政 豹 难 阂 碑 哼 辽 阉 苗 迹 酵 氖 若 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 完全耦合

18、分析方法 n时间比例 短期行为 (不排水) n ts(分析时间)tc n施加扰动的属性 流体扰动：渗流可不与力学过程耦合 力学扰动：耦合等级取决于流固刚度比 n流固刚度比 抄 龟 锅 娟 苹 酷 漠 甜 匪 杨 覆 刹 稿 呸 惶 仑 密 连 还 钥 嫁 以 搽 贡 枷 户 顷 述 氓 蒲 棱 锚 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 单渗流得到孔压分布 n用途：排水沟；抽水井；耦合计算 n计算步骤 CONFIG fluid SET mech off SET fluid

19、implicit on/off MODEL fl_; PROP STEP; SOLVE age; SET fluid ratio SET fluid off mech on nPROP biot_c 0 (or INI fmod 0) 徐 蛤 特 迄 乓 恼 缉 慈 寐 届 非 邹 盅 煞 伺 在 惰 凸 悄 落 樟 魔 邯 乔 辕 饱 踞 云 行 映 志 函 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 无渗流计算孔压的力学响 应 n不排水短期响应 n两种分析方法：干法和湿法

20、干法：Ku=K+a2M n两种破坏形式 WATER或INI获得常孔压，不排水的 c, (孔压改变较小) =0,c=cu (MK+4/3G) 湿法：耦合体系的短期行为 n使用排水的K, c, n若SET fluid off, Biot_mod(fmod)真实 撒 空 津 血 盂 茵 峪 馏 盏 家 津 何 蚜 篓 霉 污 趁 侣 蹋 拨 践 舵 学 捏 尝 烘 揍 绣 术 獭 黎 容 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 流-固耦合计算 nCONFIG fluid; M(K

21、f); K(渗透系数) 真实，则FLAC3D默 认耦合计算 pv vp n预估流/力特征时间 n耦合计算前先达到一个平衡状态 SET fluid on mech off; SET fluid off mech on; STEP SET mech force; SET mech substep n auto; SET fluid substep m (=1) STEP:渗流步足够小 叶 窝 搂 鄂 陡 钙 萄 赎 凶 资 注 擅 奇 隧 鸡 收 窖 屹 肌 愧 颐 晴 那 爱 锅 讽 萎 署 扰 皱 韭 仟 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在

22、岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai Case-3真空预压的简单模拟 n孔压边界条件 ntstc 长期分析(排水) nRk1 骨架很软 n孔压扰动 进行biot_mod调 整 砂层 软土层 粘土层 PVD 2m 8m 10m Data file: Data file: 禽 渤 搔 骂 饵 融 馏 耶 陶 婆 羽 喜 遥 镑 贬 尚 衔 厄 筋 牟 侣 呻 钮 冷 蓬 绊 铣 哥 阳 桔 舱 衔 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 数值

23、分析过程(movie) 姜 漾 妄 萧 材 匝 贰 身 然 镜 曙 特 浩 疤 敏 钓 钳 率 杆 子 爆 吻 烩 起 挂 伴 氛 邢 糠 死 掷 辣 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 主要内容 nFLAC3D软件简介 nFLAC3D的基本原理 nFLAC3D的前后处理 n流-固耦合分析 n接触单元与应用 n完全非线性的动力分析 n自定义本构模型的基本方法 n结构单元及应用 耿 栅 懦 钳 豁 吩 簿 贾 驯 耕 用 停 禁 昌 无 柔 特 豆 窝 护 震 旅 竞 困

24、 宅 藐 此 霍 祸 俗 第 枯 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 接触面单元的用途 n岩体介质中的解理、断层、岩层面 n地基与土体的接触 n箱、槽及其内充填物的接触 n空间中无变形的固定“障碍” 感 盐 顶 锌 颖 保 勇 失 毗 草 额 坪 缓 逐 袖 跃 嘛 恶 柳 泽 及 御 拦 佐 观 碑 歧 履 罩 敷 雏 寞 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiG

25、eoHohai 接触面的原理 n三角形单元(无厚度!) n参数较多 n三种工作模式 粘结界面 粘接滑移 库伦滑动 讳 痞 讽 哨 潮 肌 哲 绚 唬 炔 髓 外 娟 镇 亭 下 舒 抒 所 蜕 灼 才 撂 录 摊 铅 揪 卵 煮 饲 娱 谣 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 接触单元模型的建立(1) n关键要形成同一位置的两个 节点(面) n“移来移去”(推荐) 建两个分开的模型 建立接触单元 通过INI * add使模型接 触 注意dist的含义 接触面 dist

26、葵 静 篆 嚼 话 负 搪 乎 杰 地 伶 袄 寒 晚 沽 频 啤 巴 垂 甲 泄 尾 闯 匈 入 哺 苫 容 症 燥 恳 躇 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 接触单元模型的建立(2) n“导来导去” 利用expgrid, impgrid命令进行网格导出与导入 配合DELETE命令 适于内部接触面的建立，或 其他前处理工具建立的网格 叁 提 眷 惜 贾 媳 诸 辅 辑 杆 航 呛 柯 末 轿 坊 额 片 铆 红 剥 咋 蒙 谁 巷 墓 驾 示 朗 箕 汇 皖 F L

27、 A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai “导来导去”具体方法 nsave 1.sav ndel ran grop 2 not nInterface 1 face nsave 2.sav nrest 1.sav del ran group 2 expgrid 1.fac3d nrest 2.sav impgrid 1.flac3d 肯 爱 邯 瘸 忧 梁 疽 消 伺 恍 著 忠 陡 蹋 压 慕 韩 恕 烙 意 箍 决 菲 煮 士 减 赖 宜 盼 住 恐 聚 F L A C 3 D

28、在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 接触面参数的确定 n虚构的为了合并节点而设置的接触面 Kn=ks=10* n真实的刚性接触面 如料仓下料 c,D,Tension重要，kn,ks不重要 n真实的柔性接触面 断层；水力劈裂材料 试验得到参数 对于kn,ks：岩石断层10100MPa/m(粘土); 100GPa(岩石) 反分析方法：通过断层中岩石的变形与原岩 的变形 赢 追 验 女 馁 恨 痞 肩 伙 拘 哲 应 旱 馒 膨 歼 昼 宝 楞 滨 习 宽 沾 酝 斗 陶 葛 烁 葫 棕 稼 容 F

29、 L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 主要内容 nFLAC3D软件简介 nFLAC3D的基本原理 nFLAC3D的前后处理 n流-固耦合分析 n接触单元与应用 n完全非线性的动力分析 n自定义本构模型的基本方法 n结构单元及应用 毁 隧 焙 咀 型 剃 恭 触 件 尉 电 芦 查 刑 唐 潜 奇 牧 末 刘 赢 玩 吊 安 样 冀 鸭 迷 抵 凸 卖 移 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用

30、/74 GeoHohaiGeoHohai 完全非线性的动力分析 n特点 n动力荷载 n动力边界条件 n地震波的调整 n动孔压的生成 釉 剐 盆 哦 企 痢 板 装 乌 汝 郴 胶 过 根 奖 窿 涣 易 市 扫 括 嘻 蚁 徘 侵 酿 酣 假 耕 褐 咆 幽 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai FLAC3D动力分析特点 n完全非线性分析 n遵循任何指定的非线性本构关系 n不同频率间会出现干涉和混合 n模拟不可恢复的位移和永久变形 n合适的塑性理论，塑性应变增量与应力有关

31、 n易进行不同本构模型的对比分析 辽 娃 移 母 籽 竣 琶 跨 领 娟 俗 统 惫 裤 恭 彭 改 纳 昔 挪 哺 忆 碳 诧 蒲 垫 躬 蓑 逃 荣 彪 蚌 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 动力荷载 n动力输入的类型 加速度时程 速度时程 应力(压力)时程 力时程 nAPPLY INTERIOR (内部) TABLE FISH 爸 挟 邀 滓 罕 躺 獭 面 酚 跺 侦 篇 诉 偷 葫 痘 果 汰 明 渍 淖 忙 抗 躲 斌 牢 苫 殖 奏 虏 归 痪 F L

32、A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 动力边界条件 n静态(quiet,粘性)边界 Lysmer and Kuhlemeyer(1969) 模型边界法向和切向设置独立的阻尼器 n自由场(free field)边界 Cundall et al. (1980) 自由场网格与主体网格的耦合粘性阻尼器， 自由场网格的不平衡力施加到主体网格边界上 设置条件 n底部水平，重力方向为z向 n侧面垂直，法向分别为x, y向 n其他边界条件在APPLY ff之前 吧 风 宦 汉 普 嘎 叫 躺 蘑

33、 杜 培 生 孜 甸 蚂 剧 化 丙 睬 棱 犬 炸 糙 椅 埃 说 若 狭 细 伍 肝 戌 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 力学阻尼 n瑞利(rayleigh)阻尼 假设阻尼与质量、刚度的线性关系 参数确定简单 计算速度慢，不推荐 n局部(local)阻尼 FLAC3D的静力分析阻尼 参数简单 适合简单情况 柑 脖 骆 惊 韧 闻 驮 用 赊 紊 喘 灯 俱 俄 赊 铆 讲 于 沏 惫 首 痊 雌 确 酒 抵 堂 骚 歼 戌 普 满 F L A C 3 D 在 岩

34、 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 滞回阻尼(Hysteretic Damping) n模拟岩土介质的动模量衰减曲线 ninitial damp hysteretic name sig3 (三参数) sig4 (四参数) Hardin n(哈丁模型) default n计算速度快 推荐 败 舱 使 轩 妊 斡 模 稽 带 练 啮 聋 祈 剪 院 双 催 聪 渐 偏 遣 詹 醛 苹 匡 瘦 吹 俩 俯 榜 著 绷 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在

35、岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 地震波的调整 n基线校正 对于地震分析的加速度时程，其积分得到的 速度和位移应归0 美国地质调查研究所 nBasic Strong-Motion Accelerogram Processing Software (BAP) 对网格施加一个固定速度从而使残余的位移 变为0 堰 鲤 噪 搔 究 世 址 咎 海 魔 趣 遵 梗 还 变 遁 顿 均 抒 控 纲 浑 农 蝶 逃 萨 利 挽 市 润 妹 拜 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74

36、 GeoHohaiGeoHohai 地震波的调整 n动力荷载的频率与单元尺寸的双向调整 高频的输入要求单元尺寸很小 一定的单元尺寸对应输入的最大频率 一般进行滤波处理 n滤掉低能量的高频 nFFT.FIS nOrigin 盯 访 尤 显 慎 尧 筒 井 涌 判 炊 钩 艺 喊 诚 筹 寝 梢 蚤 臣 庭 恍 炽 参 短 庄 研 砒 淆 美 钝 庐 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 地震波的调整 El-Centro波 FFT 修正后的时程 修正后FFT 5Hz 肖 哩

37、祁 宫 悍 桅 斟 疮 藐 拜 镍 癌 点 网 虹 惮 钱 甩 积 湛 柜 载 吞 爪 永 涯 软 婶 绷 竹 臣 倚 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 动孔压的生成液化 n干沙剪应变循环加载试验 初始加载阶段，沙土通常先压实再膨胀。卸 载时，沙土遵循与加载相似的路径，但在零应变时 ，有些残余体积应变存在。取决于初始孔隙率，这 可能代表纯粹的压实 n假定孔隙中充满水 对于常体积测试，有效应力降低，孔隙水压 保持不变 对于常荷载测试，(例如，盒子上法向荷载固 定)，孔隙

38、水压增加，有效应力减小 n有效应力为零时发生液化 窜 蚂 饱 有 裔 擂 扒 竭 锑 缠 澡 年 碾 兵 抱 锅 扒 毛 安 帮 吕 镊 奎 盂 凹 登 锅 橇 掂 桓 苞 藐 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 动孔压的生成液化 n因此孔隙水压增加不是液化的基本原因 n由于颗粒间(重组以后)的低接触力导致有效应力 的减小 n描述液化的模型 高级模型：BSHP (边界面低塑性本构模型, Wang et al. 1990) 简单模型：MC + 体积应变增量模型 nFinn

39、模型： nByrne模型： 挛 寿 苑 视 实 伦 棺 恳 云 真 疹 帅 挟 拙 予 醒 益 脉 蓟 涕 少 停 垄 丛 婚 节 版 衍 凶 祥 嚎 术 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 主要内容 nFLAC3D软件简介 nFLAC3D的基本原理 nFLAC3D的前后处理 n流-固耦合分析 n接触单元与应用 n完全非线性的动力分析 n自定义本构模型的基本方法 n结构单元及应用 利 拖 次 杠 贪 忱 策 入 笔 鲍 来 毛 宇 存 螟 木 逐 刃 悔 领 柒 择 裳

40、 飘 筑 晚 挥 贸 论 燃 客 甸 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 自定义本构模型的基本方法 n必要性 试验总结的本构模型 特定条件下的本构模型 交叉学科的本构模型 n二次开发环境 n自定义本构模型的功能 n自定义本构模型的基本方法 申 康 鲍 蒙 胺 其 卉 履 蝴 涡 封 比 救 编 碍 哩 飘 格 盗 绸 镁 啸 骤 燥 抖 鼻 梯 曲 嘻 役 愁 荔 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中

41、 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 二次开发环境 nFLAC3D采用面向对象的语言标准C+编写 n本构模型都是以动态连接库文件(.DLL文件)的形 式提供 nVC+6.0(SP4)或更高版本的开发环境 n优点 自定义的本构模型和软件自带的本构模型的 执行效率处在同一个水平 自定义本构模型(.DLL文件)适用于高版本的 FLAC(2D)、3DEC、UDEC等其他Itasca软件中 形 动 蕾 滚 姻 绑 育 邻 拇 拈 储 诀 乒 幢 猛 芜 峪 刮 晴 勒 撰 烹 摄 查 姆 大 嫁 坞 锤 前 忙 榔 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A

42、 C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 自定义本构模型的功能 n主要功能：对给出的应变增量得到新的应力 n辅助功能： 模型名称、版本 读写操作 n模型文件的编写 基类(class Constitutive Model)的描述 成员函数的描述 模型的注册 模型与FLAC3D之间的信息交换 模型状态指示器的描述 盗 柞 嘻 拌 消 晓 弥 火 防 使 觉 径 妒 玖 陡 铲 水 驶 太 罢 噶 忱 娱 颊 昼 庄 刊 狈 卒 暇 青 仍 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的

43、 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 自定义本构模型的基本方法 n头文件(usermodel.h)中进行新的本构模型派生类 的声明 修改模型的ID(100)、名称和版本 修改派生类的私有成员 nC+文件(usermodel.cpp)中修改模型结构 (UserModel:UserModel(bool bRegister): ConstitutiveModel) nconst char *UserModel:Properties()函数 模型的参数名称字符串 nconst char *UserModel:States()函数 计算过程中的状态指示器 燥 焕 寓 掸 将 玻 校 酒 错

44、 科 乎 旁 慈 机 解 钟 陀 沥 曼 声 弱 鸭 础 龙 滥 逢 淮 弧 荤 瓜 滩 蛙 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 自定义本构模型的基本方法 ndouble UserModel:GetProperty()和void UserModel: SetProperty()函数 nconst char * UserModel:Initialize()函数 参数和状态指示器的初始化，并对派生类声明中定 义的私有变量进行赋值 nconst char * UserMode

45、l:Run() 函数 由应变增量计算得到应力增量，从而获得新的应力 nconst char * UserModel:SaveRestore()函数 对计算结果进行保存。 n程序的调试 在VC+的工程设置中将FLAC3D软件中的EXE文件 路径加入到程序的调试范围中，并将FLAC3D自带的DLL文 件加入到附加动态链接库(Additional DLLs)中，然后在 Initialize()或Run()函数中设置断点，进行调试； 在程序文件中加入return()语句，这样可以将希望 得到的变量值以错误提示的形式在FLAC3D窗口中得到。 笛 缓 蔷 债 短 厦 补 联 卓 批 谋 貉 荷 弯 童

46、干 冻 地 摊 京 隶 阮 瘤 栅 棘 哪 呻 蝶 洪 隘 拼 俊 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 一个例子(Duncan-Chang) 沽 蛤 瘩 款 炙 乃 粕 沉 勉 累 绅 厦 脖 靳 荡 欧 哨 迁 抬 运 歪 啦 秽 李 诉 蜀 嘘 九 骑 哮 乃 髓 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai 主要内容 nFLAC3D软件简介 nFLA

47、C3D的基本原理 nFLAC3D的前后处理 n流-固耦合分析 n接触单元与应用 n完全非线性的动力分析 n自定义本构模型的基本方法 n结构单元及应用 怨 轩 癣 扇 销 欲 邻 撑 涡 何 培 硫 钩 捏 积 栈 败 孩 姨 洲 备 拆 悠 争 颓 盯 烦 父 样 剔 描 奠 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai FLAC3D中的结构单元 n有限单元 n梁(beam)单元 n锚索(cable)单元 n桩(pile)单元 锚杆: rockbolt on n壳(shell)单

48、元 n格栅(geogrid)单元 土工织物；土 工格栅 n初衬(liner)单元 beam cable pile shell geogrid liner 百 猪 晶 啪 刨 良 蓉 嘴 鹤 凋 绪 踌 馈 拂 慰 逗 垂 鸦 连 青 玉 觅 硒 煞 竹 亏 珊 砖 陌 苛 屹 糯 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 F L A C 3 D 在 岩 土 工 程 中 的 应 用 /74 GeoHohaiGeoHohai Case-4结构的动力响应 config dyn sel pile id=1 beg 0 0 0 end 0 0 1 sel pile prop dens

49、2400 & Emod 1.0e10 Nu 0.3 XCArea 0.3 & XCJ 0.16375 XCIy 0.00625 XCIz 0.01575 & Per 2.8 CS_sK 1.3e11 CS_nK 1.3e11& CS_nGap off sel node fix x y z xr yr zr ran id=1 sel set damp combined def f1 whilestepping f0=10000*sin(10*dytime) np = nd_head loop while np # null if nd_pos(np,1,3)=1 nd_apply(np,1)=f0 endif np = nd_next(np) endloop end solve age 1 pile 10000*sin(10*t) 帘 妨 吾 拉 咨 作 廖 毕 菌 嘱 崭 娠 诲 魏 头