FLAC3D前后處理及三維模型構(gòu)建方法課件

巖土工程研究所Geotechnical

Institute石崇河海大學(xué)巖土025-83787226scvictory@邊坡巖石力學(xué)與工程FLAC3D前后處理和三維模型構(gòu)建方法巖土工程研究所GeotechnicalInstitut1Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論

FLAC3D計(jì)算結(jié)果的后處理

FLAC3D計(jì)算中的應(yīng)力場FLAC3D三維模型的快速構(gòu)建Sufer的三維出圖和數(shù)據(jù)導(dǎo)出目錄CAD的前處理和數(shù)據(jù)導(dǎo)出Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論FL2在CAD中選擇建模區(qū)域命令:Trim對(duì)等高線截?cái)?/p>

Move平移,減小坐標(biāo)起始值導(dǎo)出為R12格式的dxf文件CAD的數(shù)據(jù)處理在CAD中選擇建模區(qū)域CAD的數(shù)據(jù)處理3模型區(qū)域等高線的導(dǎo)出借助第三方軟件GID導(dǎo)入CAD生成的dxf文件,將CAD中的等高線信息讀出.GID可以作為CAD和ANSYS的過渡平臺(tái).其可轉(zhuǎn)換DXF-IGES格式.模型區(qū)域等高線的導(dǎo)出借助第三方軟件GID導(dǎo)入C4在GID軟件中顯示等高線上的點(diǎn)信息,將等高線的點(diǎn)列為文本輸出,作為sufer三維可視化出圖的高程點(diǎn)數(shù)據(jù).

在GID軟件中顯示等高線上的點(diǎn)信息,將等高線的5

sufer出圖只需要三維的高程點(diǎn)數(shù)據(jù),格式寫成如下:

X1,Y1,Z1X2,Y2,Z2……也可利用其它軟件或編程讀出CAD中的等高線數(shù)據(jù)信息

sufer出圖只需要三維的高程點(diǎn)數(shù)據(jù),格式寫成6Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論

FLAC3D計(jì)算結(jié)果的后處理

FLAC3D計(jì)算中的應(yīng)力場FLAC3D三維模型的快速構(gòu)建Sufer的三維出圖和數(shù)據(jù)導(dǎo)出目錄CAD的前處理和數(shù)據(jù)導(dǎo)出Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論FL7FLAC3D前后處理及三維模型構(gòu)建方法ppt課件8在濾波器中過濾CAD中導(dǎo)出的局部失真地形點(diǎn).設(shè)置z方向上某一高程區(qū)域內(nèi)的地形點(diǎn)為有效地形點(diǎn).

如模型范圍實(shí)際地形高程在500~2000以內(nèi),則輸入z<500或z>2000在濾波器中過濾CAD中導(dǎo)出的局部失真地形點(diǎn).9在插值方法中選擇合適的插值方法.注意sufer只能提供柵格化插值方法.如要插值不規(guī)則網(wǎng)格,需自己編程實(shí)現(xiàn).

設(shè)置插值區(qū)域:X方向MinMaxY方向MinMax在插值方法中選擇合適的插值方法.注意sufer10

Sufer可以生成多種效果圖形.對(duì)于三維地形的顯示,主要采用線框圖和表面圖.其中表面圖的效果最好,其插值效果受插值點(diǎn)個(gè)數(shù)和插值方法制約.Sufer可以生成多種效果圖形.對(duì)于三維地形的11地圖-三維旋轉(zhuǎn)可以旋轉(zhuǎn)查看地形,設(shè)置光照,網(wǎng)格可以顯示不同的效果.注意在sufer插值后,生成一個(gè)后綴名為grd的文件,此為存貯柵格化插值點(diǎn)三維信息的數(shù)據(jù)文件.地圖-三維旋轉(zhuǎn)可以旋轉(zhuǎn)查看地形,設(shè)置光照,網(wǎng)格可以12

用sufer打開生成的dgx.grd文件,選擇菜單:文件-文件另存為在保存類型中的下拉菜單中懸著ASCIIXYZ*.dat格式,即為sufer生成的插值點(diǎn)數(shù)據(jù)信息.選擇-選項(xiàng)-網(wǎng)格信息,可以查看插值的精度和網(wǎng)格間距.用sufer打開生成的dgx.grd文件,選擇菜單13flac3d執(zhí)行命令流command.txt，即可讀入sufer生成的地表數(shù)據(jù)文件,投影生成flac3d，ansys和3dec的模型的命令流。flac3d執(zhí)行命令流command.txt，即可讀入suf14公路▽1875m公路▽1875m15AutoCAD在DWG文件中以實(shí)體名存儲(chǔ)各種點(diǎn)、線、面、實(shí)體。實(shí)體名是AutoCAD中專門設(shè)置的一種特殊數(shù)據(jù)類型，是賦予圖形實(shí)體的數(shù)字標(biāo)號(hào)。通過AutoLisp語言開發(fā)的程序可以訪問各種點(diǎn)、線、面、實(shí)體信息，例如邊坡中的地形線，開挖面，地下廠房，引水洞、平硐等現(xiàn)階段常用的插值方法有：Kriging法、Delaunay法、Polymesh法、Shepard法、Multiquadric法等等?；瑒?dòng)最小二乘法（MovingLeastSquaresMethod，簡稱MLSM）是一種精度較高的方法，其克服了經(jīng)典最小二乘法在擬合中的不足，實(shí)質(zhì)為方差泛函極小化序列與最小二乘法。Sufer中都是柵格插值方法,所以如果要按給定任意網(wǎng)格插值的話,需要自己編程.AutoCAD在DWG文件中以實(shí)體名存儲(chǔ)各種點(diǎn)、線、面、實(shí)體16FLAC3D前后處理及三維模型構(gòu)建方法ppt課件17Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論

FLAC3D計(jì)算結(jié)果的后處理

FLAC3D計(jì)算中的應(yīng)力場FLAC3D三維模型的快速構(gòu)建Sufer的三維出圖和數(shù)據(jù)導(dǎo)出目錄CAD的前處理和數(shù)據(jù)導(dǎo)出Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論FL18導(dǎo)入sufer插值的柵格點(diǎn),在cad中按精度需要建立多條多義線polyline.類似與ansys中的askin命令的做法,在CAD也可以生成由多條多義線過渡圓滑的nurbs曲面.CAD操作命令Loft–按順序選擇幾條多義線-回車生成面域.導(dǎo)入sufer插值的柵格點(diǎn),在cad中按精度需要建立多條多義19在CAD中建立底面域,由封閉的多義線圍成面,利用REGION生成面域,采用EXTRUDE命令按Z方向拉伸成體.在CAD中建立底面域,由封閉的多義線圍成面,利用R20EXTRUDE命令按Z方向拉伸成體.讓其延伸至實(shí)際地面以上一定距離.為后面的CAD中布爾切割操作做準(zhǔn)備.EXTRUDE命令按Z方向拉伸成體.讓其延伸至實(shí)際地面以上一21利用slice命令中的曲面切割功能,將底面拉伸的塊體沿實(shí)際地貌切割為兩個(gè)塊體.

同理斷層和地層的切割也采用slice中的三點(diǎn)法或曲面法.采用slice切割出的地層與地貌交線利用slice命令中的曲面切割功能,將底面拉伸的塊體沿實(shí)際地22利用CAD中的EXPORT命令將生成的實(shí)體SOLID模型輸出為SAT格式的數(shù)據(jù)文件.ANSYS可以直接讀入CAD導(dǎo)出的SAT模型.利用CAD中的EXPORT命令將生成的實(shí)體SOLID模型輸出23在ANSYS進(jìn)行網(wǎng)格剖分,建議全部剖分為四面體,可以設(shè)置線的剖分段數(shù)來控制局部和整體的網(wǎng)格質(zhì)量.由于FLAC3D中最終計(jì)算的單元均為四面體單元,因此采用四面體剖分精度影響不大.在ANSYS進(jìn)行網(wǎng)格剖分,建議全部剖分為四面體,24FLAC3D數(shù)值模型分解后的最小單元類型為Brick（六面體）、Wedge（三棱柱體）、Pyramid（金字塔體）和Tetrahedral（四面體）單元。FLAC3D數(shù)值模型分解后的最小單元類型為Brick（六面體25

在ansys選擇菜單:FILE-ReadInputfrom選擇APDL命令流文件(在仿真論壇可以下載此程序)執(zhí)行后在電腦的D:\下生成ansys單元節(jié)點(diǎn)信息的兩個(gè)文件01_node.dat02_ele.dat在ansys選擇菜單:26將D:\下生成ansys單元節(jié)點(diǎn)信息的兩個(gè)文件01_node.dat02_ele.dat拷至程序目錄下,運(yùn)行flac_6weishu.exe后,程序生成了flac3d可以直接讀入的模型數(shù)據(jù).將D:\下生成ansys單元節(jié)點(diǎn)信息的兩個(gè)文件27打開flac3d,讀入生成的模型數(shù)據(jù).Flacmodel_haitang.Flac3D

讀入后,保存為sav文件.打開flac3d,28FLAC3D前后處理及三維模型構(gòu)建方法ppt課件29結(jié)合CAD的extrude,slice,union,subtract,intersect等三維布爾操作功能,編制VBA,AUTOLISP程序可以快速構(gòu)建更為復(fù)雜的實(shí)體模型.保存為sat格式后,可以直接被ansys讀入.結(jié)合CAD的extrude,slice,union,subt30Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論

FLAC3D計(jì)算結(jié)果的后處理

FLAC3D計(jì)算中的應(yīng)力場FLAC3D三維模型的快速構(gòu)建Sufer的三維出圖和數(shù)據(jù)導(dǎo)出目錄CAD的前處理和數(shù)據(jù)導(dǎo)出Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論FL31

巖體地應(yīng)力是巖體工程最基本也是最重要的工程荷載之一。

因此，初始應(yīng)力分布應(yīng)該作為設(shè)計(jì)和分析的基礎(chǔ)，相應(yīng)地，也應(yīng)當(dāng)作為數(shù)值計(jì)算的初始條件。

初始應(yīng)力場的重要性初始應(yīng)力場的重要性32inisxx=-5e6syy=-1e7szz=-2e6Inisxxs0gradgxgygz

Thecomponentsσ11(orσxx),σ22(orσyy)andσ33(orσzz)aresettocompressivestressesof-5.0e6,?1.0e7and-2.0e6,respectively,throughoutthegrid.TheINIcommandsetsallstressestothegivenvalues,respectively,throughoutthegrid.butthereisnoguaranteethatthestresseswillbeinequilibrium.genzonebricksize666modelelasinisxx=-5e6syy=-1e7szz=-2e7applysxx=-5e6rangex-0.10.1applysxx=-5e6rangex5.96.1applysyy=-1e7rangey-0.10.1applysyy=-1e7rangey5.96.1applyszz=-2e7rangez-0.10.1applyszz=-2e7rangez5.96.1Example3.20Initialandboundary

stressesinequilibrium

inisxx=-5e6syy=-1e7szz=-2e633賦予初始應(yīng)力genzonebricksize666modelelaspropbulk5e9shear3e9inisxx=-5e6pausesolve只用ini，所有單元將有sxx應(yīng)力，但solve變?yōu)?，因?yàn)闆]有約束，力引起位移最后平衡.所以必須加上應(yīng)力邊界條件或者位移邊界條件賦予初始應(yīng)力genzonebricksize6634FLAC3D前后處理及三維模型構(gòu)建方法ppt課件35加上應(yīng)力邊界條件genzonebricksize666modelelaspropbulk5e9shear3e9inisxx=-5e6applysxx=-5e6rangex-0.10.1applysxx=-5e6rangex5.96.1pauseplconsxxsolveplconsxx注意是約束x方向---------變形參數(shù)并不影響應(yīng)力場，它只影響位移場。如果考慮重力的時(shí)候，變形參數(shù)影響泊松比，從而影響側(cè)壓力系數(shù)，才會(huì)影響水平的應(yīng)力場分布。加上應(yīng)力邊界條件genzonebricksize636表明所有單元只加上SXX=-5e6Solve是平衡的，即應(yīng)力不發(fā)生改變了。改變bulk，shear和邊界條件，solve后應(yīng)力不發(fā)生變化。表明所有單元只加上SXX=-5e637由于施加的初始應(yīng)力場和應(yīng)力邊界條件產(chǎn)生了平衡，所以solve不產(chǎn)生cyc應(yīng)力循環(huán)。只有不平衡力大于容許值時(shí)，才會(huì)進(jìn)行cyc。設(shè)置不同的變形參數(shù)并不影響位移結(jié)果，因?yàn)橄到y(tǒng)平衡了。如果人為設(shè)置執(zhí)行計(jì)算流程（如cyc10000），由于沒有位移邊界條件約束，模型則會(huì)慢慢隨時(shí)間產(chǎn)生位移，但應(yīng)力場是不會(huì)發(fā)生變化的。因此，intial應(yīng)力得到的位移解相比較于無intial應(yīng)力的位移解更符合實(shí)際地層條件（即認(rèn)為是0）Cyc20000或step20000由于施加的初始應(yīng)力場和應(yīng)力邊界條件產(chǎn)生了平衡，所以solve38genzonebricksize666modelelaspropbulk5e2shear3e2inisxx=-5.0e6fixxrangex-0.10.1fixxrangex5.96.1pauseplconsxxsolveplconsxx注意是約束x方向加上位移邊界條件genzonebricksize666加上位移邊39表明所有單元只加上SXX=-5e6Solve是平衡的，即應(yīng)力不發(fā)生改變了。改變bulk，shear和邊界條件，solve后應(yīng)力不發(fā)生變化。表明所有單元只加上SXX=-5e640施加應(yīng)力場后，如果沒有應(yīng)力和位移約束，模型會(huì)沿著臨空面產(chǎn)生變形。如果施加了位移邊界條件約束了模型的變形，在邊界上則產(chǎn)生了反向的平衡力，從而產(chǎn)生了平衡，所以solve不產(chǎn)生cyc應(yīng)力循環(huán)。只有不平衡力大于容許值時(shí)，才會(huì)進(jìn)行cyc。設(shè)置不同的變形參數(shù)并不影響位移結(jié)果，因?yàn)橄到y(tǒng)平衡了。如果人為設(shè)置執(zhí)行計(jì)算流程（如cyc10000），由于位移邊界條件約束，邊界上位移為0，內(nèi)部則會(huì)慢慢隨時(shí)間產(chǎn)生位移，但應(yīng)力場是不會(huì)發(fā)生變化的。施加應(yīng)力場后，如果沒有應(yīng)力和位移約束，模型會(huì)沿著臨空面產(chǎn)生變41new;Example3.24Initialstressstateforanirregularfreesurfacegenzonebricksize151510p00,0,0edge=100.0modelelasticpropshear3e8bulk5e8defmountaingp=gp_headloopwhilegp#nullzz=sqrt(gp_xpos(gp)^2+gp_ypos(gp)^2)dz=0.06*sin(0.2*zz+100.0);SumFouriertermsfordz=dz+0.06*sin(0.22*zz-20.3);quasi-randomsurfacedz=dz-0.04*sin(0.33*zz+33.3);topology.gp_zpos(gp)=0.5*gp_zpos(gp)*(1.0+dz)gp=gp_next(gp)end_loopendmountainfixxrangex-.1.1fixxrangex99.9100.1fixyrangey-.1.1fixyrangey99.9100.1fixzrangez-.1.1模型高度約為50m模型長寬約為100mnew模型高度約為50m模型長寬約為100m42僅考慮自重，算至平衡(模型高度約為50m）泊松比=0.25=0.33333模型最大高程50m左右自重來看，基底szz=2000*-10*50=-1.0e6sxx=syy=0.333*-1.0e6=-0.333e6modelelasticpropbulk5e8shear3e8setgrav0,0,-10inidensity=2000solve采用自重來計(jì)算初始應(yīng)力場僅考慮自重，算至平衡(模型高度約為50m）modelel43僅考慮自重，算至平衡基底szz=2000*-10*50=-1.0e6sxx=syy=0.333*-1.0e6=-0.333e6僅考慮自重，算至平衡44propbulk5e8shear3e8propbulk5e11shear3e11此時(shí)泊松比不變側(cè)壓力系數(shù)也不變propbulk5e8propbulk5e11sh45按照自重求初始地應(yīng)力，形成的應(yīng)力場表現(xiàn)為豎直向=自重應(yīng)力，水平向=自重應(yīng)力×側(cè)壓力系數(shù)k0。k0=v/(1-v).K0在這個(gè)方法中顯然是和泊松比有關(guān),然而土的泊松比變化不大,在0.25-0.35左右,由此求得的k0在0.3-0.6之間,和phi'在45-27度之間.在上面,泊松比是通過語句propbulk5e9shear3e9間接來定義的.這種方法會(huì)產(chǎn)生很大的位移,當(dāng)然FLAC有一個(gè)投機(jī)取巧的方法來減小位移:就是在求初始應(yīng)力的時(shí)候,把材料設(shè)為彈性,并且用很大的彈性模量確(比如上面的modelelas;propbulk5e11shear3e11).修改變形參數(shù)不影響初始應(yīng)力場的分布，只影響位移場的大小。在此之后,初始化位移為0,并把材料的參數(shù)恢復(fù)正常.

按照自重求初始地應(yīng)力，形成的應(yīng)力場表現(xiàn)為豎直向=自重應(yīng)力，水46但是這種方法存在兩個(gè)問題：第一是,由此求得初始側(cè)壓力系并不和實(shí)際一致,因此初始地應(yīng)力也和實(shí)際不一致.在這一點(diǎn)上用第二種方法可以得到比較正確的初始應(yīng)力場.或者也可以通過正確的k0反算一個(gè)不切實(shí)際的泊松比v代入來求.第二也是由于設(shè)置材料為彈性的,所以是不會(huì)有破壞產(chǎn)生,不管初始產(chǎn)生的剪應(yīng)力有多大,然而在材料設(shè)為彈塑性時(shí),如果剪應(yīng)力過大,材料就會(huì)在初始應(yīng)力(沒有其它外力作用)自動(dòng)破壞,從而產(chǎn)生很大的變形,因此有時(shí)候第一步計(jì)算時(shí)就會(huì)產(chǎn)生很大的變形,很有可能就是這個(gè)原因.采用彈性材料計(jì)算的應(yīng)力場在地形比較陡峭的地方有比較大的Mises應(yīng)力，導(dǎo)致當(dāng)采用彈塑性材料時(shí)破壞而不收斂（特別是有軟弱夾層的地方）。那么，土體（土層）在原位應(yīng)力下，土體基本上處于彈性狀態(tài)。因此用彈性的方法估計(jì)初始應(yīng)力是否可以滿足計(jì)算的要求？并不全然,在現(xiàn)實(shí)中土也有處于屈服狀態(tài)的.象邊坡的潛在滑動(dòng)面應(yīng)力狀態(tài),就很有可能處于殘余應(yīng)力狀態(tài).為證明這一點(diǎn),可以在FLAC建一個(gè)邊坡模型,在線彈性模型下求得平衡,然后再把彈塑性模型換回,在不加任何外載的情況下再求解一次,我相信會(huì)有很大的位移產(chǎn)生,并且會(huì)出性塑性屈服點(diǎn).并可以預(yù)測,邊坡的安全系數(shù)越小,出現(xiàn)的塑性屈服點(diǎn)越多.那么，采用塑性的本構(gòu)模型來算自重應(yīng)力場，是否更為貼切呢？？？？？但是這種方法存在兩個(gè)問題：47iniszz=-1.00e6(grad0,0,0.020e6)inisxx=-0.36e6(grad0,0,0.072e6)inisyy=-0.36e6(grad0,0,0.072e6)solve手動(dòng)構(gòu)建初始應(yīng)力場利用ini設(shè)置相同于自重形成的初始應(yīng)力場自重應(yīng)力場szz=1.0e6;sxx=syy=0.36e6

從公式上看地表szz=-1.0e6+50*0.02e6=-0.0e6sxx=-0.36e6+50*0.072e6=-0.0e6TheINIcommandsetsallstressestothegivenvalues,respectively,throughoutthegrid.butthereisnoguaranteethatthestresseswillbeinequilibrium.iniszz=-1.00e6(grad0,0,0.0248利用自重應(yīng)力計(jì)算的初始應(yīng)力場.szz=1.0e6;sxx=syy=0.36e6

利用ini設(shè)置的初始應(yīng)力場.未計(jì)算solve。系統(tǒng)未平衡時(shí)iniszz=-1.00e6(grad0,0,0.020e6)整體規(guī)律與自重應(yīng)力場相同inisxx=-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)inisyy=-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)利用自重應(yīng)力計(jì)算的初始應(yīng)力場.利用ini設(shè)置的初始應(yīng)力場.49利用ini設(shè)置的初始應(yīng)力場.計(jì)算solve至系統(tǒng)平衡時(shí)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力場降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，說明位移邊界條件并不能使系統(tǒng)平衡，如何設(shè)置才能平衡呢？利用ini設(shè)置的初始應(yīng)力場.未計(jì)算solve。系統(tǒng)未平衡時(shí)iniszz=-1.00e6(grad0,0,0.020e6)整體規(guī)律與自重應(yīng)力場相同inisxx=-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)inisyy=-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)利用ini設(shè)置的初始應(yīng)力場.計(jì)算solve至系統(tǒng)平衡時(shí)，發(fā)50以上分析可知，單純用自重來計(jì)算應(yīng)力場，耗時(shí)較長。如果僅通過ini手動(dòng)設(shè)置應(yīng)力場，有時(shí)并不能使系統(tǒng)平衡，這說明加入人為得到的初始地應(yīng)initial，在彈性情況下是不會(huì)對(duì)初始應(yīng)力造成影響的。那如何設(shè)置才能平衡呢？可以想像，ini是人為設(shè)置的一個(gè)單元應(yīng)力，其可以加快平衡迭代的過程。在計(jì)算初始應(yīng)力場的時(shí)候，如果將巖體設(shè)定為彈性的話，在給定的重力與約束條件下，初始應(yīng)力是不會(huì)對(duì)最終的應(yīng)力結(jié)果造成影響的。ini是模型的內(nèi)力，setgrav是外力施加對(duì)模型的作用力，沒有外力怎么有內(nèi)力？這樣做其實(shí)只是減少程序的計(jì)算步驟.這樣設(shè)置以后整個(gè)模型就已經(jīng)是平衡了。同時(shí)設(shè)置重力的原因不是為了平衡減少程序計(jì)算步驟，而是因?yàn)槿绻闯跏蓟瘧?yīng)力的話，在setgrav的時(shí)候，模型會(huì)在自重應(yīng)力下發(fā)生應(yīng)力變形。所以，初始化應(yīng)力的原因是防止模型在自重應(yīng)力下發(fā)生變形

一、施加自重，施加位移邊界條件modelelasticpropbulk5e11shear3e11setgrav0,0,-10inidensity=2000iniszz=-1.00e6(grad0,0,0.020e6)inisxx=-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)inisyy=-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)fixxrangex-.1.1fixxrangex99.9100.1fixyrangey-.1.1fixyrangey99.9100.1fixxyzrangez-.1.1Solve需527步平衡一、施加自重，施加應(yīng)力邊界條件modelelasticpropbulk5e11shear3e11setgrav0,0,-10inidensity=2000iniszz=-1.00e6(grad0,0,0.020e6)inisxx=-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)inisyy=-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)applysxx-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)applysyy-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)fixxyzrangez-.1.1Solve需875步平衡以上分析可知，單純用自重來計(jì)算應(yīng)力場，耗時(shí)較長。如果僅通過i51一、施加自重，施加應(yīng)力邊界條件modelelasticpropbulk5e11shear3e11setgrav0,0,-10inidensity=2000iniszz=-1.00e6(grad0,0,0.020e6)inisxx=-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)inisyy=-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)applysxx-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)applysyy-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)fixxyzrangez-.1.1Solve需875步平衡一、施加自重，施加位移邊界條件modelelasticpropbulk5e11shear3e11setgrav0,0,-10inidensity=2000iniszz=-1.00e6(grad0,0,0.020e6)inisxx=-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)inisyy=-0.36e6(grad0,0,0.0072e6)fixxrangex-.1.1fixxrangex99.9100.1fixyrangey-.1.1fixyrangey99.9100.1fixxyzrangez-.1.1Solve需527步平衡一、施加自重，施加應(yīng)力邊界條件一、施加自重，施加位移邊界條件52在某些構(gòu)造區(qū)域，很可能水平應(yīng)力遠(yuǎn)大于豎直應(yīng)力，此時(shí)不能用自重來計(jì)算初始應(yīng)力場。此時(shí)采用ini來影響水平應(yīng)力場的分布。Thereisnosimplewaytodeduceanequilibriumstressdistributionforthisgrid:itmustbemodeledasaboundary-valueproblem.However,wemayinsertinitialstressesinorderto

speeduptheconvergenceandinfluencethefinalstressdistribution.Forexample,ifweknowthatthereisahighhorizontalin-situstress,withonlyasmalldecreaseinstressnearthesurface,wecaninitializeσxxandσyyto-0.2e6attheapproximatelocationofthesurface,increasingto-4.0e6atthebottom.Theverticalstress,σzz,canbesettocorrespondtotheaverageoverburden.setgrav0,0,-10inidensity=2000iniszz=-1.00e6(grad0,0,0.020e6)inisxx=-4.00e6(grad0,0,0.076e6)inisyy=-4.00e6(grad0,0,0.076e6)fixxrangex-.1.1fixxrangex99.9100.1fixyrangey-.1.1fixyrangey99.9100.1fixxyzrangez-.1.1Solve需402步平衡inisxx=-4.00e6(grad0,0,0.076e6)inisyy=-4.00e6(grad0,0,0.076e6)地表sxx=-4.0e6+50*α=-0.2e6所以α=0.076e6在某些構(gòu)造區(qū)域，很可能水平應(yīng)力遠(yuǎn)大于豎直應(yīng)力，此時(shí)不能用自重53由此可見，ini是人為設(shè)置的一個(gè)單元應(yīng)力，不僅可以加快平衡迭代的過程，而且可以采用ini來影響水平應(yīng)力場的分布。同時(shí)設(shè)置的ini水平初始應(yīng)力是不會(huì)對(duì)豎直應(yīng)力場造成影響的。一般而言這樣是為了計(jì)算比較快,因?yàn)檫@樣設(shè)置以后,此時(shí)幾乎已經(jīng)平衡,了,計(jì)算步較少了,變形也就很少了嘛,當(dāng)然最好再在以后計(jì)算時(shí)初始化位移為0.當(dāng)然還有另一種方法就是開始時(shí)設(shè)成彈性的(modelelas)（或者還是mohr的但參數(shù)給的要大一些，目的是防止破壞），直接運(yùn)行到平衡達(dá)來獲取初始應(yīng)力值，在真正計(jì)算時(shí)再改成mohr并將參數(shù)改為真實(shí)的數(shù)值，這種方法更適合于單元不太多，因?yàn)楸容^簡單．但如果單元數(shù)目很多的話，那么此種方法速度會(huì)很慢的．由此可見，ini是人為設(shè)置的一個(gè)單元應(yīng)力，不僅可以加快平衡迭541.Donotinitializestresses;allowgravitytocompactthelayer.2.Initializehorizontalstressonly,notverticalstress.3.Imposeconstantstressatthelateralboundariesratherthanzerohorizontaldisplacement.4.Removeirregularoverburdenfrominitialgridofuniformthickness.5.Allowplasticflowtooccur,thusremovingstressconcentrations.6.Builduptheprofilelayerbylayer;equilibrateeachlayer.7.初始地應(yīng)力的問題，應(yīng)該說是一個(gè)困難的問題，并沒有一個(gè)完整的解決方案。在有限元工具中，比如ansys或者abaqus，都可以先固定邊界，然后施加重力得到一個(gè)彈性應(yīng)力場，然后再將這個(gè)應(yīng)力場作為初始應(yīng)力場導(dǎo)入和重力平衡，的確可以不產(chǎn)生位移。但關(guān)鍵的問題是，采用彈性材料計(jì)算的應(yīng)力場在地形比較陡峭的地方有比較大的米賽斯應(yīng)力，導(dǎo)致當(dāng)采用彈塑性材料時(shí)破壞而不收斂（特別是有軟弱夾層的地方）。往往這些區(qū)域都不大，在靠近地表比較陡峭的地方。雖然存在這些缺點(diǎn)，但仍不失為一個(gè)好方法。采用ini條件加線性的初始應(yīng)力，這個(gè)方法flac有，abaqus也有，但這個(gè)方法的缺點(diǎn)不言而喻，不合適地形起伏的情況，但最起碼他可以控制Ko，這點(diǎn)又是前面這方法所欠缺的。所以，這兩招都有其合適的場合，關(guān)鍵是看工程的實(shí)際作用范圍了，在工程的影響范圍之外的地應(yīng)力影響比較小，是否可以比較粗糙一些。1.Donotinitializestresses;551.利用重力來計(jì)算豎直向應(yīng)力場2.人為施加水平向應(yīng)力場,加快收斂速度,同時(shí)可以得到實(shí)際的水平應(yīng)力場分布3.采用塑性本構(gòu)計(jì)算初始應(yīng)力場,允許塑性流動(dòng)發(fā)生,這樣可以減小局部應(yīng)力集中的現(xiàn)象.4.等比例提高bulk和shear參數(shù),是不會(huì)改變泊松比的.這樣在不改變應(yīng)力場的前提下,也減小了自重產(chǎn)生的位移場.(這也是自重產(chǎn)生的應(yīng)力場在后面的計(jì)算中是要清零的原因.).5.如有原位測點(diǎn)的地應(yīng)力資料.分段計(jì)算出不同區(qū)位的梯度施加力和梯度值.

由于flac以原點(diǎn)來計(jì)算梯度力

inisxx

s0(grad0,0,gz)rangzz1z2測點(diǎn)應(yīng)力場h1處為s1;h2處為s2從公式上看

sxx/h1=s1=s0+0*x1+0*y1+gz*z1sxx/h2=s2=s0+0*x2+0*y2+gz*z21.利用重力來計(jì)算豎直向應(yīng)力場inisxxs0(gr56河谷邊坡中的地應(yīng)力場是一個(gè)形如巖體開挖以后的二次應(yīng)力場，不適宜用構(gòu)造應(yīng)力分量與自重應(yīng)力分量的疊加；

理論上，河谷發(fā)育是在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)格局基本確定以后的地表地質(zhì)作用；模擬河谷侵蝕下切來獲得局部地應(yīng)力場與真實(shí)地應(yīng)力場更接近。河谷地應(yīng)力場模擬思想河谷邊坡中的地應(yīng)力場是一個(gè)形如巖體開挖以后的二次應(yīng)力場57σ3河床距離σ1駝峰應(yīng)力分布拉裂區(qū)壓致拉裂區(qū)張剪型破裂區(qū):σ3σ2σ2σ2σ1σ1σ3σ2σ1σ3應(yīng)力集中區(qū)應(yīng)過渡區(qū)原巖應(yīng)力區(qū)應(yīng)力松弛區(qū)河流地質(zhì)作用控制區(qū)河谷地應(yīng)力場的基本特征河谷地構(gòu)造應(yīng)力是一個(gè)非常不均勻的、受河谷發(fā)育改造的局部地應(yīng)力場σ3河床距離σ1駝峰應(yīng)力分布拉裂區(qū)壓致拉裂區(qū)張剪型破裂區(qū):σ58河谷地應(yīng)力場模擬的基本考慮x壩址區(qū)兩岸為單斜構(gòu)造，右岸地形呈現(xiàn)5級(jí)階面，因此，將河谷侵蝕下切假設(shè)為5期1300m高程壩址區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力主方向河谷地應(yīng)力場模擬的基本考慮x壩址區(qū)兩岸為單斜構(gòu)造，右岸地形呈59假設(shè)五期河谷侵蝕下切假設(shè)五期河谷侵蝕下切60地應(yīng)力場模擬結(jié)果正確性驗(yàn)證谷底高應(yīng)力區(qū)（巖芯餅化）應(yīng)力松弛帶地應(yīng)力場模擬結(jié)果正確性驗(yàn)證谷底高應(yīng)力區(qū)應(yīng)力松弛帶61Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論

FLAC3D計(jì)算結(jié)果的后處理

FLAC3D計(jì)算中的應(yīng)力場FLAC3D三維模型的快速構(gòu)建Sufer的三維出圖和數(shù)據(jù)導(dǎo)出目錄CAD的前處理和數(shù)據(jù)導(dǎo)出Flac3d前后處理和三維模型構(gòu)建方法主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論FL62Flac3d只能出云圖,不能出等值線圖.而工程中大多要求出等值線圖.Flac3d三維截剖面出圖效果不好,不能截幾個(gè)剖面一起出圖所以,有必要導(dǎo)出其計(jì)算的應(yīng)力位移信息,利用sufer或tecplot出圖.Sufer:優(yōu)點(diǎn):要求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單,可以采用白化功能進(jìn)行局部區(qū)域的等值線出圖.缺點(diǎn):需要給定邊界(bln文件),不能出三維等值線.TECPLOT:優(yōu)點(diǎn):不需邊界bln文件.可以出三維等值線圖.截剖面方便,可同時(shí)多剖面出圖缺點(diǎn):數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不能隱藏部分單元出圖.

Flac3d只能出云圖,不能出等值線圖.而工程中大多要求出等63DEFINEGetGPDispXP1_p=gp_headloopn(1,P_total)node_id=gp_id(p1_p)message(1)= string(gp_xpos(P1_p))message(1)=message(1)+','+string(gp_ypos(P1_p))message(1)=message(1)+','+string(gp_xdisp(P1_p)*1000)message(1)=message(1)+','+string(gp_ydisp(P1_p)*1000)message(1)=message(1)+','+string(gp_zdisp(P1_p)*1000)status=write(message,1)P1_p=gp_next(P1_p)endloopENDGetGPDispX采用flac內(nèi)嵌的fish語言進(jìn)行所有節(jié)點(diǎn)的位移值提取DEFINEGetGPDispX采用flac內(nèi)嵌的fish64definitializationIO_READ=0IO_WRITE=1IO_FISH=0IO_ASCII=1Sufer_dispX=string('Sufer_dispX.txt')arraymessage(1)endinitialization

status=open(Sufer_dispX,IO_WRITE,IO_ASCII)ifstatus=0then GetGPDispX status=close ii=out('SuccessfullyWriteDataIntoFile‘+Sufer_dispX) else ii=out('OpenFileError!Status='+string(status)) endif采用flac內(nèi)嵌的fish語言進(jìn)行所有節(jié)點(diǎn)的位移值提取也可采用setlogon的方式記錄位移.但是log文件中也包含了其它信息.建議采用文本通道加格式輸出的方式,比較方便.definitialization status=op65FLAC3D前后處理及三維模型構(gòu)建方法ppt課件66;;originlbydynamax@simwe,modifiedbyHaitang@Hohai;;18/12/2006byHaitang@Hohai;;Modifications:;;(1)adaptedtoalltypesofzones(brick,pyramid,wedge,tetra);;(2)adaptedtooutputzonestress;;(3)Setthetec_rangefordippedzonesandotherzoneswhichyouwant'tdisplay.;;(4)Outputthetotalnumbe