《FLAC原理实例与应用指南》FLAC3D实例分析教程

《FLAC原理实例与应用指南》FLAC3D实例分析教程1FLAC3D实例分析教程刘波韩彦辉（美国）编著《FLAC原理实例与应用指南》北京：人民交通出版社，2005.9Appendix(附录)版权所有：人民交通出版社，ItascaConsultingGroup,USA说明：1．本实例分析教程是为方便读者学习、应用FLAC和FLAC3D而编写的，作为《FLAC原理、实例与应用指南》一书的附录。2．计算算例参考了ItascaConsultingGroup的培训算例，命令流的解析旨在方便读者理解FLAC和FLAC3D建模及求解问题的一般原则与步骤。3．实例分析的算例中，FLAC算例是基于FLAC5.00版本、FLAC3D算例是基于FLAC3D3.00版本实现计算分析的。读者在学习和研究相关算例时，请务必采用Itasca授权的合法版本进行分析计算。4．本实例分析教程仅供读者参考，读者在参考本教程算例进行工程分析时，编者对可能产生的任何问题概不负责。编者2005.10.18《FLAC原理实例与应用指南》FLAC3D实例分析教程2实例分析1：基坑开挖图1：基坑开挖的位移等值线图例1：;simpletutorial–trenchexcavation;简单的隧道开挖方法;Step1:createinitialmodelstate;第一步：初始模型的建立;creategrid;建立网格genzonebricksize688;建立矩形的网格区域，其大小为6×8×8;assignmaterial;指定材料的性质modelmohr;采用摩尔-库仑模型propbulk1e8shear0.3e8;模型的材料性质：体积模量1×108剪切模量0.3×108propfric35coh1e3tens1e3;摩擦角35°粘聚力1×103抗拉强度1×103;setglobalconditions;设置全局参数setgrav0,0,-9.81《FLAC原理实例与应用指南》FLAC3D实例分析教程3;设置重力加速度，z坐标正方向为正，故为-9.81inidens2000;初始密度为2000;setboundaryconditions;设置初始边界情况fixxrangex-0.10.1;在x方向上固定x=0边界，为滚动支撑fixxrangex5.96.1;在x方向上固定x=6边界，为滚动支撑fixyrangey-0.10.1;在y方向上固定y=0边界，为滚动支撑fixyrangey7.98.1;在y方向上固定y=8边界，为滚动支撑fixzrangez-0.10.1;在z方向上固定z=0边界，为滚动支撑;monitormodelvariablestocheckforequilibrium;监控模型变量，并控制力学平衡histunbal;监测不平衡力，并保留历史记录（在默认情况下，每十步做一次记录）histgpzdisp4,4,8;监测网格坐标点（4，4，8）在z方向的位移，并保留历史纪录solve;运算，求解(默认情况下ratio=1×10−5停止运算)pause;暂停savet1.sav;形成sav文件，并保存为t1.savpause;暂停;restt1.sav;恢复t1.sav文件;Step2:excavatetrench;第二步：开挖隧道modelnullrangex2,4y2,6z5,10;在x（2，4）y（2.，6）z（5，10）范围内建立零模型（即开挖这一部分区域）pause;暂停setlarge;在全局下设置大应变状态initialxdis0.0ydis0.0zdis0.0;把x，y，z重新设置为0（因为我们只为了观察基坑引起的位移变化，;而不是从施加重力荷载引起的位移变化，这不会影响计算结果）pause《FLAC原理实例与应用指南》FLAC3D实例分析教程4;暂停step1000;运算1000步pause;暂停savet2.sav;形成sav文件，并保存为t2.savret;放在批处理文件的最后，以返回FLAC3D的控制状态《FLAC原理实例与应用指南》FLAC3D实例分析教程5实例分析2：浅基础的稳定性分析图2：浅基础位移矢量图例2：;---------------------------------------------------------------------;-二维的条形基础在Tresca材料中的塑性流动;---------------------------------------------------------------------genzonebricksize20110;建立矩形的网格区域，其大小为20×1×10modelmohr;采用摩尔-库仑模型propbul2.e8shea1.e8cohesion1.e5;模型的材料性质：体积模量2.0×108剪切模量1.0×108粘聚力1.0×105propfriction0.dilation0.tension1.e10;内摩擦角0°剪胀角0°抗拉强度1.0×1010fixxrangex-.1.1;在x方向上固定边界x=0（即只在x方向上受约束）fixxyzrangez-.1.1;在xyz方向上固定边界z=0（即为固定约束）fixxyzrangex19.920.1;在xyz方向上固定边界x=20fixy《FLAC原理实例与应用指南》FLAC3D实例分析教程6;约束所有y方向上运动fixxyzrangex-.13.1z9.910.1;在xyz方向上固定平面x=0，3z=10inizvel-0.5e-5rangex-.13.1z9.910.1;在平面x=0，3z=10上初始化z方向的速度为−0.5×10−5defp_cons;用fish语言定义函数p_conspdis1=gp_near(0.,0.,10.);靠近坐标（0，0，10）的节点的地址赋予pdis1pdis2=gp_near(0.,1.,10.);;靠近坐标（0，0，10）的节点的地址赋予pdis2p_sol=(2.+pi);2+π赋予p_solend;用于fish语言的结尾p_cons;运行函数p_cons;---------------------------------------------------------------------;p_load:averagefootingpressure/c;场地的平均压力;c_disp:magnitudeofverticaldisplacementatfootingcenter/a;场地中心的垂直沉降量;---------------------------------------------------------------------defactLoad;定义函数actLoad（活荷载）（fish语言的起始句）pnt=gp_head;把网格点指针的首个地址（gp_head）赋予变量pntpload=0.0;定义变量pload为0n=0;定义变量n为0loopwhilepnt#null;loop是循环命令，其条件是pnt≠0ifgp_zpos(pnt)9.9then;当变量pnt所对应的z坐标大于9.9ifgp_xpos(pnt)3.1then;且x坐标小于3.1时pload=pload+gp_zfunbal(pnt);变量pload为上次循环中的值与变量pnt所对应的z方向上的不平衡力的和n=n+1;n自我加1endif;结束里面的ifendif《FLAC原理实例与应用指南》FLAC3D实例分析教程7;结束外面的ifpnt=gp_next(pnt);把网格点指针的下一个地址（gp_next）赋予变量pntendloop;结束循环actLoad=pload/(3.5*z_prop(zone_head,'cohesion'));这里函数actLoad的值，为后面的式子所赋予，其中pload为循环结束后的最终;值z_prop(zone_head,'cohesion')为首个单元的粘聚力的数值c_disp=-(gp_zdisp(pdis1)+gp_zdisp(pdis2))/7.0;同理，这里函数c_disp的值，也为后面的式子所赋予，其中gp_zdisp(pdis1)为;变量pdis1所对应的网格点在z方向的位移，gp_zdisp(pdis2)变量pdis2所对应;的网格点在z方向的位移end;fish语言的结束句defp_err;定义函数p_errp_err=100.*(actLoad-p_sol)/p_sol;函数p_err的值为后面式子所定义end;fish语言的结束句histn50;对n做历史记录histactLoad;对actLoad做历史记录histp_sol;对p_sol做历史记录histc_disp;对c_disp做历史记录histunbal;对unbal（不平衡力）做历史记录plotsketch;绘出轮廓线plotaddvel;添加矢量plotaddhis12vs3;绘出历史记录n，actLoad，p_solcyc15000;运行15000时步printp_err;输出函数p_err《FLAC原理实例与应用指南》FLAC3D实例分析教程8savepran.sav;形成sav文件，并保存为pran.savret;放在批处理文件的最后，以返回FLAC3D的控制状态《FLAC原理实例与应用指南》FLAC3D实例分析教程9FLAC3D文件夹FLAC3D文件夹的内容文件夹内容Flac3d300…*3Dshop…CommandReferenceFISHinFLAC3D…FluidMechnicalInteractionOptionalFeaturesStructuralElementsTheoryBackgroud…UserGuideVerificationProblems…Resource可执行编码，DLLs，安装数据文件六面体网格的数据文件参考命令的数据文件FLAC3D中的FISH数据文件关于流体力学的相互作用的数据文件可选择属性的数据文件结构单元的数据文件理论和背景的数据文件用户指南的数据文件有关某些确定问题的实例的数据文件FLAC3D的资源文件ManualsFlac3d300…FLAC3D用户指南（PDF格式）SharedDriversFishtankModels…ResourceUtility…驱动程序安装指南FISH函数的Itasc编码Itasc用户定义的模型Itasc资源文件“更新”和“动画”功能*这里和下面的(…)表示此文件夹下还有子文件夹。《FLAC原理实例与应用指南》FLAC3D实例分析教程10FLAC3D网格生成实例分析4：网格的合并联结图3：建立两个处于分离状态的块体材料图4：连接在一起的块体材料《FLAC原理实例与应用指南》FLAC3D实例分析教程11例4：;plotcreategrid4plotaddblockgroupredyellow;把在group中的部分染成红色和黄色plotaddaxesblack;添加坐标轴线为黑色;genzonebricksize888p0-10,-10,-20p110,-10,-20&p2-10,10,-20p3-10,-10,0&grouplower_block;建立块体网格，大小为8×8×8，其尺寸是p0、p1、p2、p3来决定，其中p0为;起始点的坐标，p1为x方向，p2为y方向，p3位z方向的坐标，并把这些区域;建立成一个群，名为lower_block。genzonebricksize2,2,1p00,0,1p15,0,1&p20,5,1p30,0,3&groupupper_block;建立另外一个块体网格，其大小为2×2×1，其尺寸及位置是p0、p1、p2、p3;来决定，具体如上所述，并把这个区域归为一个群，名为upper_block。plotshow;在视图窗中显示pause;暂停inizadd-1rangegroupupper_block;群upper_block的所有单元，在z方