04-FLAC3D5.0-结构单元和接触面

FLAC3D5.0培训教程（武汉）工程师李振2014.3.27-3.28ITASCA(武汉)咨询有限公司FLAC3D5.0培训日程安排1.FLAC3DV5.0界面操作2.FLAC3D基本操作方法vs应用流程；3.FLAC3D内置Fish语言的应用；4.FLAC3D结构单元vs接触单元；5.FLAC3D渗流模块6.其他2014.3.27~2014.3.28StructuralElementFLAC3D结构单元1.结构单元的类型2.结构单元的建模方法3.结构单元的参数取值4.结构单元实例分析5.关于linkFLAC3D中包含六种形式的结构单元，可以分成两类：线型结构单元：•梁单元(beam)•锚索单元(cable)•桩单元(pile)壳型结构单元：•壳单元(shell)•土工格栅(geogrid)•衬砌单元(liner)FLAC3D中的结构单元是岩土工程中实际结构的一种“抽象”，即采用简单的单元形式来模拟复杂的结构体。结构单元由结构节点(node)和结构构件(SELs)构成。结构单元中的节点(node)可以与周围的实体网格(zone)或其它结构节点建立连接(link)，通过连接实现岩土体或结构与其它结构发生相互作用。注意：结构节点并不是简单地与实体网格的节点(gridpoint)建立联系，也不能建立node与gridpoint之间的link1、结构单元的类型梁单元selbeamid1beg40-1end50-2nseg4selnodeid=1000selnodeid=2200selnodeid=340-1selnodeid=450-2selbeamselcid=1id=1node12;selbeamselcid=2id=1node23selbeamselcid=3id=1node34桩单元selpileid1beg000end0010nseg42、结构单元的建模方法两种建模方式各有各的优点，第二种方式适合建立复杂曲线结构单元（但是要注意它不会自动建立link！！若不手动link就无任何作用）锚索单元selcableid1beg40-1end50-2nseg42、结构单元的建模方法建立梁单元，并显示单元坐标系！2、结构单元的建模方法—线型结构单元起始点坐标并给定分段数目的方法；ID号相同，共用Node，ID不同，各个ID对应的结构单元有各自独立的node。除非设置联系，否则即使节点位于同一位置也不会传递力。结构单元的显示！GUI操作和命令操作（manual）！调整好显示效果后可以将显示的命令文件另存出来，以备下次使用。（最适用于几何模型相同，参数不同的，不同工况分析的比较）2、结构单元的建模方法—线型结构单元先建立节点再联接成单元的方法；2、结构单元的建模方法—线型结构单元壳单元2、结构单元的建模方法—壳型结构单元defset_valsglobalptA=25.0*sin(40.0*degrad);globalptB=25.0*cos(40.0*degrad)end@set_valsgeneratezonecylinderp0=(0.0,0.0,0.0)&p1=(@ptA,0.0,@ptB)&p2=(0.0,25.0,0.0)&p3=(0.0,0.0,25.0)&p4=(@ptA,25.0,@ptB)&p5=(0.0,25.0,25.0)&size=(1,2,2)selshellid=5rangecylinderend1=(0.0,0.0,0.0)&end2=(0.0,25.0,0.0)radius=24.5notplotaddzgplotadselgeomdeletezones;deleteallzonesselnodeinitzposadd-25.02、结构单元的建模方法—壳型结构单元通过附着在实体网格表面来生成shell单元。TheshellscanthenberepositionedifecessarybyusingtheSELnodeinitcommand2、结构单元的建模方法—壳型结构单元FLAC3D是岩土工程的专业软件，因此一般很少用来做专门的结构分析。在涉及到结构单元的问题中，往往都要考虑结构与周围的实体单元的相互作用。在结构单元的建模时要特别注意一个基本原则：一个zone至多包含一个structurenode!因此在建立线型结构单元时，要特别注意nseg变量的大小。nseg太小则会导致计算不精确，而太大就会违反结构单元建模的基本原则。2、结构单元的建模方法—注意事项梁单元•emod——弹性模量，E•nu——泊松比，ν•xcarea——横截面积，A•xciy——梁结构y轴惯性矩,Iy•xciz——梁结构z轴惯性矩，Ix•xcij——极惯性矩，J•density——密度，ρ•pmoment——塑性矩，Mp•thexp——热膨胀系数，αt•ydirection——矢量Y锚索单元•emod——弹性模量，E•xcarea——横截面积，A•gr_coh——单位长度上水泥浆粘结力cg•gr_fric——水泥浆的摩擦角φg•gr_k——单位长度上水泥浆刚度kg•gr_per——水泥浆外圈周长Pg•slide——大变形滑动标志•slide_tol——大变形滑动容差•ycomp——抗压强度(力)•density——密度•thexp——热膨胀系数3、结构单元的参数取值3、结构单元的参数取值某些结构单元参数的取值要视具体情况而定，根据经验且必要时调整参数通过试算来确定。4、结构单元实例分析•4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷•4.2、简支梁（shell单元）承受两个相等集中载荷SimpleBeam–TwoEqualConcentratedLoads4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷Asimplysupportedbeamisloadedbytwoequalconcentratedloads,symmetricallyplacedasshowninFigure1.9.Theshearandmomentdiagramsforthisconfigurationarealsoshowninthefigure.Theshearforcemagnitude,V,isequaltotheappliedconcentratedload,P.Themaximummoment,Mmax,occursbetweenthetwoloadsandisequaltoPa.Themaximumdeflectionofthebeam,max,occursatthecenterandisgivenbyAISC(1980,p.2-116)as4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷载荷(N)载荷距支座的距离(m)铰支座之间的距离(m)弹性模量(Pa)惯性矩(m^4)惯性矩(m^5)最大挠度(m)PaLEIyIzΔmax10000392.00E+112.00E-042.00E-040.006468750根据理论公式计算得到：4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷newtitleSimpleBeam---TwoEqualConcentratedLoadsSymmetricallyPlaced;======================================================;Createthegrid,insurethatnodeswillexistatthirdpoints.selbeamid=1begin=(0,0,0)end=(3,0,0)nseg=3selbeamid=1begin=(3,0,0)end=(6,0,0)nseg=4selbeamid=1begin=(6,0,0)end=(9,0,0)nseg=3;======================================================;Assignbeampropertiesselbeamid=1propemod=2e11nu=0.30&xcarea=6e-3xcj=0.0xciy=200e-6xciz=200e-6;========================================================;Specifymodelboundaryconditions(includingappliedloads)selnodefixzxryr;restrictallnon-beammodesselnodefixyrangeid=1;selnodefixyrangeid=9;;rollersatbeamendsselnodeapplyforce=(0.0,-1e4,0.0)rangeid=2;applypointloadsselnodeapplyforce=(0.0,-1e4,0.0)rangeid=5;4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷;==========================================================;Setuphistoriesformonitoringbehavior.historyaddid=10selnodeydispid=7historyaddid=30selbeamselmomentmzend2cid=1;moment,rightofSEL-1historyaddid=31selbeamselmomentmzend1cid=2;moment,leftofSEL-2;========================================================;Bringtheproblemtoequilibriumsolveratio=1e-7saveequal-concent-loads;========================================================;Printoutbeamresponses.listselbeamforcelistselbeammomentlistselnodedisprangeid=7return4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷如何设置结构单元的跟踪变量！Beam_concent_loads_Example1.34.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷挠度计算4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷剪力、弯矩计算剪力、弯矩计算这是节点力！！！梁单元局部坐标系：x轴从节点1到节点2，y轴在横截面中4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷弯矩矢量的指向，右手法则！4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷•Listselbeamnodalforces:componentsaredisplayedintermsofthebeamlocalcoordinatesystems.ThesearetheforcesexertedbythenodesonthebeamSEL.小结：梁单元的常用命令4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载荷historyselbeamselcid怎么找？（坐标or鼠标information？）selSelnode命令针对所有的结构单元Selnodefixkeywordkeyword...newtitleSimpleBeam(modeledusingshellSELs)genzonebricksize12,3,1&p00,0,1.0p19,0,1.0p2000p3011.0;shell宽度为单位1（z方向上）selshellid=1crossdiagelemtype=dktrangey-0.10.1selshellid=1propiso=(2e11,0.0)thick=0.133887deletezoneselnodefixxyxryrrangex=(-0.1,0.1);supportatl