FLAC-FLAC3D基礎(chǔ)與應(yīng)用全部

FLAC/FLAC3D基礎(chǔ)與應(yīng)用陳育民副教授河海大學(xué)土木與交通學(xué)院Email:ymchenhhu@163.com河海大學(xué)，2011年11月24日1編輯ppt幾個(gè)問(wèn)題什么是FLAC？為什么要用FLAC？FLAC能做什么？FLAC為何這么流行？怎么學(xué)FLAC？2編輯ppt什么是FLAC？FastLagrangianAnalysisofContinua3編輯ppt為什么要用FLAC？Abaqus：745條Plaxis：80條ADINA：310條4編輯pptFLAC能做什么？巖土工程中的絕大多數(shù)問(wèn)題土力學(xué)、巖石力學(xué)、防災(zāi)減災(zāi)、隧道、地下空間等采礦工程中的大部分問(wèn)題水工結(jié)構(gòu)中的部分問(wèn)題結(jié)構(gòu)工程國(guó)際通用的巖土工程專(zhuān)業(yè)分析程序5編輯pptFLAC為何這么流行？CharlesFairhurst美國(guó)工程院、瑞典皇家工程院院士，國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)科和巖石力學(xué)學(xué)會(huì)創(chuàng)始人之一，歷任國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)主席和副主席，國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)MULLER獎(jiǎng)、美國(guó)巖石力學(xué)學(xué)會(huì)終生成就獎(jiǎng)獲得者。PeterCundall美國(guó)工程院、英國(guó)皇家工程院院士，國(guó)際資深計(jì)算巖石力學(xué)學(xué)家。6編輯ppt怎么學(xué)習(xí)FLAC？問(wèn)：好學(xué)不？答：好學(xué)！問(wèn)：難不？答：難！7編輯ppt報(bào)告安排第一講：基本介紹、靜力分析、前后處理第二講：接觸面、FISH語(yǔ)言、流固耦合分析第三講：動(dòng)力分析、自定義本構(gòu)、結(jié)構(gòu)單元第四講：FLAC（2D）基本介紹與應(yīng)用實(shí)例討論8編輯ppt第一講FLAC3D基本介紹、靜力分析、前后處理9編輯ppt軟件介紹FastLagrangianAnalysisofContinua美國(guó)Itasca咨詢(xún)公司開(kāi)發(fā)2D程序(1986)1990年代初引入中國(guó)有限差分法(FDM)3D版本：DOS版→2.0→2.1→3.0→3.14.02D版本：DOS版4.05.06.07.010編輯pptFLAC大應(yīng)變、小應(yīng)變計(jì)算模式.豐富的本構(gòu)模型、提供自定義的本構(gòu)模型功能接觸面可以模擬不同材料的接觸流固耦合實(shí)現(xiàn)土體的固結(jié)與滲流擁有各種功能的結(jié)構(gòu)單元類(lèi)型，模擬土與結(jié)構(gòu)的相互作用強(qiáng)大的動(dòng)力分析功能.流變分析，擁有粘彈性模型和粘塑性模型熱力學(xué)分析.Shearstrainratecontours11編輯pptFLAC3D

與FLAC類(lèi)似，是FLAC的三維版本與FLAC擁有相同的優(yōu)點(diǎn)upstreamdownstream

12編輯ppt基本特點(diǎn)內(nèi)置材料模型連續(xù)介質(zhì)非線(xiàn)性，大應(yīng)變模擬顯式解題方案，為不穩(wěn)定物理過(guò)程提供穩(wěn)定解界面或滑動(dòng)面用來(lái)模擬可產(chǎn)生滑動(dòng)或分離的離散面，從而模擬斷層，節(jié)理或摩擦邊界內(nèi)置材料模型豐富：零模型,三個(gè)彈性模型(各向同性，橫觀(guān)各向同性和正交各向異性),八個(gè)朔性模型(德魯克-布拉格,摩爾-庫(kù)倫,應(yīng)變硬化/軟化，單一節(jié)理，雙線(xiàn)性應(yīng)變硬化/軟化單一節(jié)理,雙屈服，修正劍橋粘土，霍克-布朗)隧道工程13編輯ppt可選模塊可選模塊包括:

熱力學(xué),熱-力學(xué)耦合,熱-流體-力學(xué)耦合包括熱傳導(dǎo)和對(duì)流;

粘彈,粘朔性(蠕變)材料模型;動(dòng)力學(xué)分析,并可以模擬靜邊界和自由域使用C++定義自己的模型核廢料儲(chǔ)存中的熱力學(xué)研究問(wèn)題14編輯pptFLAC/FLAC3D基本原理FLAC/FLAC3D利用有限差分，顯示方案，動(dòng)態(tài)松弛方法模擬連續(xù)體的非線(xiàn)性力學(xué)行為：即使對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)問(wèn)題，程序仍然求解完整的動(dòng)力學(xué)方程。這種方法的好處在于可以為物理非穩(wěn)定過(guò)程例如塌方提供穩(wěn)定解；在“松弛”方法中，使用阻尼來(lái)吸收動(dòng)能以模擬系統(tǒng)的“靜態(tài)”反應(yīng)。這種方法可以用比其它方案如解矩陣法更為真實(shí)有效地模擬塌方問(wèn)題。15編輯pptLagrangian法源自流體力學(xué)中的拉格朗日法跟蹤流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)跟蹤固體力學(xué)中結(jié)點(diǎn)，按時(shí)步用Lagrangian法研究網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)和單元隨材料移動(dòng)，邊界和接觸面與單元的邊緣一致固體力學(xué)大變形理論法國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家拉格朗日

16編輯ppt混和離散技術(shù)FLAC混和離散+/2=每個(gè)

為常應(yīng)力/應(yīng)變:體積應(yīng)變由整個(gè)四邊形算出.應(yīng)變偏量則有兩個(gè)三角形

和分別算出(混合離散過(guò)程)解題過(guò)程中網(wǎng)格坐標(biāo)按照“拉格朗日方式更新”(網(wǎng)格隨材料移動(dòng)),且為顯式

(一個(gè)時(shí)步內(nèi)局部變化不會(huì)影響鄰域)17編輯pptFLAC3D混和離散+/2=18編輯pptFLAC3D混和離散結(jié)構(gòu)域離散為可由四面體單元組合形成的五面體或六面體等單元;以為基本單元(常應(yīng)力、常應(yīng)變);體應(yīng)變的計(jì)算：;偏應(yīng)變的計(jì)算：.19編輯ppt動(dòng)態(tài)松弛動(dòng)態(tài)松弛法在動(dòng)態(tài)松弛法中，網(wǎng)格點(diǎn)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律運(yùn)動(dòng).網(wǎng)格點(diǎn)的速度與該點(diǎn)的不平衡力呈正比.這種求解方法所決定的一系列位移將把系統(tǒng)帶入平衡狀態(tài)，或表明破壞模式.

在動(dòng)態(tài)松弛法中有兩個(gè)因素很重要:時(shí)步的選擇阻尼效應(yīng)20編輯ppt顯式算法顯式解與隱式解的比較顯式,逐時(shí)推進(jìn)隱式,靜態(tài)1.無(wú)需進(jìn)行反復(fù)迭代來(lái)實(shí)現(xiàn)非線(xiàn)性本構(gòu)關(guān)系

.2.類(lèi)似問(wèn)題求解時(shí)間呈N3/2

規(guī)律增長(zhǎng)3.物理非穩(wěn)定性不會(huì)引起數(shù)值不穩(wěn)定性.4.因?yàn)闊o(wú)需儲(chǔ)存矩陣，用較小內(nèi)存即可模擬大尺度問(wèn)題.5.對(duì)大位移、大應(yīng)變問(wèn)題同樣適合，無(wú)需額外的計(jì)算

.1.需進(jìn)行反復(fù)迭代來(lái)實(shí)現(xiàn)非線(xiàn)性本構(gòu)關(guān)系

2.類(lèi)似問(wèn)題求解時(shí)間呈N2

甚至N3規(guī)律增長(zhǎng).3.難以模擬物理非穩(wěn)定性問(wèn)題.4.需存儲(chǔ)剛度矩陣，需克服相關(guān)的帶寬問(wèn)題，需要的內(nèi)存較大

.5.對(duì)大位移、大應(yīng)變問(wèn)題需進(jìn)行大量的計(jì)算

.21編輯pptNewFeaturesinFLACVersion6.0使用IntelFortrancompiler擁有更快的計(jì)算速度自動(dòng)網(wǎng)格重畫(huà)功能，解決bad-geometry問(wèn)題.新的模擬顆粒土材料的硬化模型更新的通用網(wǎng)格生成工具22編輯pptNewFeaturesinFLAC3DVersion3.1多處理器的并行計(jì)算功能新結(jié)構(gòu)單元類(lèi)型“EmbeddedLiner”提供兩個(gè)方向的接觸作用，可以很好地模擬擋土墻對(duì)四面體單元采用新的混合離散方法“NodalMixedDiscretization”提供塑性問(wèn)題更精確的解答64位程序包含命令手冊(cè)、FISH手冊(cè)和應(yīng)用實(shí)例的幫助23編輯pptNewFeaturesinFLAC3DVersion4.0模擬顆粒狀材料的硬化模型自動(dòng)網(wǎng)格重畫(huà)功能，解決bad-geometry問(wèn)題.改進(jìn)的interface更快的滲流計(jì)算更新的動(dòng)力計(jì)算功能24編輯pptLagrangian格式動(dòng)量平衡方程F(t)m牛頓運(yùn)動(dòng)定律對(duì)于連續(xù)體在靜力平衡條件下，加速度項(xiàng)為0，方程變?yōu)槠胶夥匠?5編輯ppt自由落體的模擬G=mgS=1/2gt2=20m命令流：configdyngenzonbrisize111inixmul0.1ym0.1zm0.1modelelaspropbulk3e8shear1e8inidens1000setgrav00-10solveage226編輯ppt自由落體的模擬(movie)27編輯pptFLAC3D中模型術(shù)語(yǔ)節(jié)點(diǎn)gridpoint：節(jié)點(diǎn)zone：?jiǎn)卧猙oundary：邊界28編輯pptFLAC3D的求解過(guò)程平衡方程(動(dòng)量方程)應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系(本構(gòu)模型)Gauss定律單元積分應(yīng)變率速度節(jié)點(diǎn)力新的應(yīng)力對(duì)所有的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)對(duì)所有單元29編輯pptFLAC3D中的本構(gòu)模型開(kāi)挖模型null3個(gè)彈性模型各向同性彈性橫觀(guān)各向同性彈性正交各向同性彈性8個(gè)彈塑性模型Drucker-Prager模型、Morh-Coulomb模型、應(yīng)變硬化/軟化模型、遍布節(jié)理模型、雙線(xiàn)性應(yīng)變硬化/軟化遍布節(jié)理模型、修正劍橋模型和胡克布朗模型30編輯pptFLAC3D中的本構(gòu)模型31編輯ppt一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子genzonbrisize333;建立網(wǎng)格(前處理)modelelas;材料參數(shù)propbulk3e6shear1e6inidens2000;初始條件fixzranz-.1.1;邊界條件fixxranx-.1.1fixxranx2.93.1fixyrany-.1.1fixyrany2.93.1setgrav00-10solve;求解appnstr-10e4ranz3x12y12solveploconzd;后處理 切片功能RUNFLAC3D32編輯ppt分析問(wèn)題的過(guò)程建立網(wǎng)格初始條件邊界條件初始應(yīng)力平衡外荷載求解前處理后處理33編輯pptFLAC3D的文件格式保存文件(*.sav)–

含有所有狀態(tài)變量和用戶(hù)定義條件的二進(jìn)制文件數(shù)據(jù)文件(*.dat)–

數(shù)據(jù)文件由用戶(hù)創(chuàng)建的一種ASCⅡ格式的文件，它包括一系列的用于描述所分析問(wèn)題的FLAC3D命令FISH文件(*.fis)–FISH程序文件FLAC3D文件(*.flac3d)–FLAC3D的網(wǎng)格信息文件歷史記錄文件(*.his)–

記錄輸入輸出歷史值的文件圖形文件–

圖形文件(各種標(biāo)準(zhǔn)格式)電影文件(*.dcx)–AVI或PCX圖像文件，這些圖像文件可以當(dāng)作電影放映34編輯ppt初始應(yīng)力的生成為什么要單獨(dú)列出？分析過(guò)程中出現(xiàn)的很多問(wèn)題都與初始應(yīng)力是否合理有關(guān)手冊(cè)中的例子五花八門(mén)是所有后續(xù)分析的基礎(chǔ)！！生成方法彈性求解更改強(qiáng)度參數(shù)的彈塑性求解設(shè)置初始應(yīng)力的彈塑性求解存在水壓力的初始應(yīng)力生成水下建筑的初始應(yīng)力生成35編輯ppt彈性求解模型尺寸單元數(shù)量密度KGu1×1×2(m3)1×1×2200030MPa10MPa0.35genzonbrisize112melaspropbulk3e7shear1e7fixzranz0fixxranx0fixxranx1fixyrany0fixyrany1inidens2000setgrav00-10solveStep=162sz=-40e3sx=-21.54e336編輯ppt更改強(qiáng)度參數(shù)的彈塑性求解模型尺寸單元數(shù)量密度KGcfu1×1×2(m3)1×1×2200030MPa10MPa10kPa150.35genzonbrisize112modelmohrpropbulk3e7shear1e7c1e10f15ten1e10fixzranz0fixxranx0fixxranx1fixyrany0fixyrany1inidens2000setgrav00-10solvepropbulk3e7shear1e7c10e3f15ten0solveStep=163sz=-40e3sx=-21.54e3Or:solveelastic37編輯ppt設(shè)置初始應(yīng)力的彈塑性求解模型尺寸單元數(shù)量密度KGcfu1×1×2(m3)1×1×2200030MPa10MPa10kPa150.35genzonbrisize112modelmohrpropbulk3e7shear1e7c10e3f15ten0fixzranz0fixxranx0fixxranx1fixyrany0fixyrany1inidens2000iniszz-40e3grad0020e3ranz02inisyy-20e3grad0010e3ranz02inisxx-20e3grad0010e3ranz02setgrav00-10solveStep=0sz=-40e3sx=-20e338編輯ppt存在水壓力的初始應(yīng)力生成(1)模型尺寸單元數(shù)量飽和密度KGcfu水位線(xiàn)孔隙率1×1×2(m3)1×1×2200030MPa10MPa10kPa150.351m0.5genzonebricksize112modelmohrpropbulk3e7shear1e7coh10e3fri15ten0fixzranz0fixxranx0fixxranx1fixyrany0fixyrany1inidens2000ranz01inidens1500ranz12iniszz-35e3grad0020e3ranz01inisyy-22.5e3grad0015e3ranz01inisxx-22.5e3grad0015e3ranz01iniszz-30e3grad0015e3ranz12inisyy-15e3grad007.5e3ranz12inisxx-15e3grad007.5e3ranz12inipp10e3grad00-10e3ranz01setgrav00-10solveStep=0sz=-35e3sx=-22.5e3rd=rs–n×s×rf39編輯ppt存在水壓力的初始應(yīng)力生成(2)模型尺寸單元數(shù)量飽和密度KGcfu水位線(xiàn)孔隙率1×1×2(m3)1×1×2200030MPa10MPa10kPa150.351m0.5configfluidgenzonbrisize112modelelaspropbu3e7sh1e7inidens1500modelfl_isoinifdens=1000fmod0proppor0.5setgrav00-10waterdens1500watertableface001,011,111,101inipp10e3grad00-10e3ranz01iniszz-30e3grad0015e3ranz12...setfluidoffsolveStep=142sz=-40e3sx=-24e3單元數(shù)較少產(chǎn)生的誤差40編輯ppt水下建筑的初始應(yīng)力生成模型尺寸單元數(shù)量飽和密度KGcfu水位線(xiàn)1×1×2(m3)1×1×2200030MPa10MPa10kPa150.353mgenzonbrisize112modelmpropbulk3e7shear1e7c10e10f15ten1e10fixzranz0fixxranx0fixxranx1fixyrany0fixyrany1inidens2000ranz02iniszz-50e3grad0020e3ranz02inisyy-40e3grad0015e3ranz02inisxx-40e3grad0015e3ranz02inipp30e3grad00-10e3ranz02appnstress-10e3ranz2setgrav00-10solveStep=0sz=-50e3sx=-40e341編輯ppt前后處理42編輯ppt前后處理基本前后處理命令操作菜單操作dd&dipattach&merge外界模型的導(dǎo)入復(fù)雜模型的網(wǎng)格檢查43編輯pptFLAC3D的前后處理命令驅(qū)動(dòng)(推薦)程序控制圖形界面接口計(jì)算模型輸出指定本構(gòu)模型及參數(shù)指定初始條件及邊界條件，指定結(jié)構(gòu)單元指定接觸面指定自定義變量及函數(shù)(FISH)求解過(guò)程的變量跟蹤進(jìn)行求解模型輸出44編輯ppt菜單驅(qū)動(dòng)(計(jì)算模式)命令欄45編輯ppt菜單驅(qū)動(dòng)(Plot)46編輯pptFLAC3D的前處理FLAC3D網(wǎng)格生成的關(guān)鍵特征：FLAC3D是命令驅(qū)動(dòng).使用FLAC3D內(nèi)置基元進(jìn)行形狀組合可形成復(fù)雜網(wǎng)格.用戶(hù)自定義FISH函數(shù)可以用來(lái)修改基元網(wǎng)格以創(chuàng)建更為復(fù)雜的網(wǎng)格.第三方軟件導(dǎo)入.47編輯pptFLAC3D網(wǎng)格基元塊體退化塊體楔體金字塔四面體柱體徑向塊體徑向隧道徑向柱體柱狀殼體柱狀交叉隧道交叉48編輯ppt49編輯ppt塊體徑向柱體柱狀交叉50編輯pptTecplot的后處理51編輯ppt52編輯pptTecplot后處理53編輯ppt54編輯ppt55編輯ppt56編輯pptTecplot的云圖和等值線(xiàn)Tecplot中云圖的效果與flac3d的shadeon的效果差不多,但是其出三維等值線(xiàn)的功能是卓越的.57編輯ppt58編輯pptTecplot的切片功能Tecplot的slice切片功能.和CAD一樣,可以任意切剖面出圖.最大優(yōu)點(diǎn)是可以幾個(gè)剖面同時(shí)出圖.59編輯ppt整體和截面的數(shù)據(jù)以單元形式存在列表中,可自由選擇和組合多個(gè)單元出圖.60編輯pptdd和dipSimwe.Com上有近百的討論貼地質(zhì)上的概念，傾向和傾角建議用ori和norm代替后處理的切片功能plosetplaneori(*,*,*)norm(*,*,*)ploconzdisplane概念清晰，使用快捷其他應(yīng)用reflect網(wǎng)格建立水面xyzorinorm61編輯pptattach和mergeattach用于連接次節(jié)點(diǎn)(sub-grid)允許網(wǎng)格存在一定隨意性要求成比例(1:2,1:3等)可用于模型的檢查慎用merge用于節(jié)點(diǎn)的合并外來(lái)模型導(dǎo)入的精度差異tolerance的設(shè)置sub-grid4:25:2tol121merg62編輯ppt外界模型的導(dǎo)入復(fù)雜網(wǎng)格的生成難度大接口編寫(xiě)不同軟件之間的精度差異Group的定義采用.flac3d的文件格式.flac3d文件的格式G11.0e+001.0e+001.0e+00ZB812345678ZGROUPSoil123impgrid&expgrid僅限于網(wǎng)格3wzones3sec63編輯ppt復(fù)雜網(wǎng)格的檢查FLAC3D生成的復(fù)雜網(wǎng)格attachface無(wú)接觸面時(shí)檢查整體模型是否存在sub-grid有接觸面時(shí)給定范圍進(jìn)行檢查其他軟件導(dǎo)入的復(fù)雜模型網(wǎng)格劃分的檢查genmerge彈性模型modelelastic求解“獨(dú)立”節(jié)點(diǎn)“畸形”單元64編輯ppt模型的檢查FLAC本身的Check功能十分有限錯(cuò)誤提示很少十分開(kāi)放的工作平臺(tái)(自由落體)檢查的基本步驟網(wǎng)格檢查(如前所述)邊界條件檢查速度約束條件 plogpfixredsk荷載條件 plofapredsk模型檢查模型賦值 ploblockmodel參數(shù)賦值 ploblockprop***初始應(yīng)力檢查(如后所述)65編輯ppt初始應(yīng)力檢查辦法初始應(yīng)力的計(jì)算時(shí)間不會(huì)“非常長(zhǎng)”經(jīng)常檢查模型的響應(yīng)ploconszz(syy,sxx) 應(yīng)力場(chǎng)ploconzdis(ydis,xdis) 位移場(chǎng)ploblosta 屈服狀態(tài)plogpfixredsk 速度約束條件plofapredsk 體力plohist(unbal) 不平衡力plointerfacenstress(sstress) 接觸面單元66編輯ppt第二講FLAC3D接觸面、FISH語(yǔ)言、流固耦合分析67編輯ppt接觸面（interface）68編輯ppt接觸面單元應(yīng)用范圍原理建模方法推薦方法復(fù)雜內(nèi)部接觸面的設(shè)置方法參數(shù)選擇單樁承載力分析擋土墻的接觸面設(shè)置思路：未知問(wèn)題的分析方法69編輯ppt接觸面單元的用途網(wǎng)格不連續(xù)巖體介質(zhì)中的解理、斷層、巖層面地基與土體的接觸箱、槽及其內(nèi)充填物的接觸空間中無(wú)變形的固定“障礙”70編輯ppt接觸面的原理三角形單元(無(wú)厚度!)參數(shù)較多三種工作模式粘結(jié)界面粘接滑移庫(kù)倫滑動(dòng)71編輯ppt接觸單元模型的建立(1)關(guān)鍵要形成同一位置的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)(面)“移來(lái)移去”(推薦)建兩個(gè)分開(kāi)的模型建立接觸單元通過(guò)INI*add使模型接觸注意dist的含義NOmerge,NOattach!!!接觸面dist123472編輯ppt接觸單元模型的建立(2)“導(dǎo)來(lái)導(dǎo)去”利用expgrid,impgrid命令進(jìn)行網(wǎng)格導(dǎo)出與導(dǎo)入配合DELETE命令適于內(nèi)部接觸面的建立，或其他前處理工具建立的網(wǎng)格73編輯ppt接觸單元模型的建立(3)GENseparateINTERFACEwrap指定正確的group74編輯ppt接觸面參數(shù)的確定虛構(gòu)的為了合并節(jié)點(diǎn)而設(shè)置的接觸面Kn=ks=10*max[(K+4/3G)/Dzmin]真實(shí)的剛性接觸面如料倉(cāng)下料c,D,Tension重要，kn,ks不重要真實(shí)的柔性接觸面斷層；水力劈裂材料試驗(yàn)得到參數(shù)對(duì)于kn,ks：巖石斷層10~100MPa/m(粘土);100GPa(巖石)反分析方法：通過(guò)斷層中巖石的變形與原巖的變形75編輯ppt單樁承載力分析軟土地基bulk1.6878E6shear3.6167E5coh15E3fric12dens1.73E3樁體bulk5e9shear3.75e9dens2.5e30.5m8m10m20m76編輯ppt計(jì)算過(guò)程施加樁頂荷載計(jì)算結(jié)果77編輯ppt影響因素7.50E+03fricgk3coh/0.70.7fric10g10k23.00E+0420100e100e1cohfrickskn水平因素78計(jì)算工況設(shè)計(jì)1233(9)3123(8)2313(7)2132(6)1322(5)3212(4)3331(3)2221(2)1111(1)cohfrickskn

水平因素工況79計(jì)算結(jié)果Ks取1Ks取2Ks取396.9%1233(9)22.4%3123(8)54.1%2313(7)96.9%2132(6)7.1%1322(5)37.8%3212(4)96.9%3331(3)42.9%2221(2)37.8%1111(1)Ra差異度cohfrickskn水平因素80最優(yōu)方案2222111122101122最優(yōu)方案17.3%6.8%72.8%11.9%極差52.4%52.7%96.9%57.8%k364.6%59.2%24.1%47.3%k247.3%52.4%43.2%59.2%k1cohfrickskn水平因素81合理步驟單樁分析簡(jiǎn)單網(wǎng)格接觸面參數(shù)多次試算理論、實(shí)測(cè)加密網(wǎng)格接觸參數(shù)理想結(jié)果群樁分析Pile結(jié)構(gòu)單元單元參數(shù)理想結(jié)果Pile結(jié)構(gòu)單元單元參數(shù)理想結(jié)果82編輯ppt擋土墻的接觸面設(shè)置對(duì)于未知問(wèn)題的分析思路3個(gè)獨(dú)立的接觸面3個(gè)同ID的接觸面2個(gè)獨(dú)立的接觸面2個(gè)獨(dú)立的接觸面并進(jìn)行底部merge擋墻土體123WallSoil83編輯ppt擋土墻的接觸面設(shè)置(2)Z=5.16cmZ=1.14cmZ=∞不能初始平衡Z=0.35cm？84編輯ppt擋土墻的接觸面設(shè)置(3)X=1.95cmX=1.91cmX=1.47cm？85編輯ppt擋土墻的接觸面設(shè)置(3)前兩種方法的差別實(shí)質(zhì)3個(gè)ID的獨(dú)立接觸面在相同位置產(chǎn)生互不影響的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)共同ID的接觸面在相同位置自動(dòng)設(shè)置為1個(gè)節(jié)點(diǎn)最終的結(jié)論需要您自己去判斷！3interfaces,2IDs1interface,1ID86編輯pptFISH語(yǔ)言87編輯pptFISH語(yǔ)言簡(jiǎn)介軟件自帶的編程語(yǔ)言是否一定要學(xué)？視情況而定，需要時(shí)查詢(xún)FISH變量即可語(yǔ)法簡(jiǎn)單xxx……end_xxx注意事項(xiàng)與FLAC本身的關(guān)鍵字沖突保留字不可縮寫(xiě)變量可不定義，因此注意檢查程序printfishtable,extra等命令使用88編輯ppt一個(gè)最簡(jiǎn)單的FISH程序defabcabc=1+2*3abcd=1.0/2.0endabcprintfish數(shù)據(jù)格式89編輯ppt函數(shù)與變量都可以在FISH函數(shù)中進(jìn)行賦值，賦值操作與常規(guī)的編程語(yǔ)言類(lèi)似，按照運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)先后順序來(lái)執(zhí)行。函數(shù)和變量的賦值遵守?cái)?shù)據(jù)類(lèi)型的規(guī)則，即整型的計(jì)算結(jié)果為整型，浮點(diǎn)型的計(jì)算結(jié)果為浮點(diǎn)型，因此讀者在進(jìn)行除法運(yùn)算、開(kāi)方運(yùn)算時(shí)都需要將數(shù)據(jù)類(lèi)型設(shè)置為浮點(diǎn)型，數(shù)字盡量使用小數(shù)點(diǎn)以保證運(yùn)算正確。變量和函數(shù)名的命名規(guī)則是不能以數(shù)字開(kāi)頭，不能含有中文，并且不能包含如下的字符。

.,*/+-?=<>#()[]@;’"變量和函數(shù)名不能與FLAC3D、FISH的保留字相沖突，不要采用過(guò)于簡(jiǎn)單的單詞，比如a，hist等，這些都與保留字相沖突。即使程序中存在與保留字相沖突的變量，F(xiàn)LAC3D也不會(huì)提供任何提示，所以提醒讀者在編制FISH程序時(shí)盡量使用較長(zhǎng)的、復(fù)雜的變量和函數(shù)名。90編輯ppt函數(shù)與變量對(duì)變量進(jìn)行賦值時(shí)，不能使用當(dāng)前函數(shù)的函數(shù)名放在“=”的右邊，比如采用下面的定義

abcd=abc+1.0

在FISH程序執(zhí)行時(shí)會(huì)提出錯(cuò)誤，因?yàn)檫@樣會(huì)形成遞歸調(diào)用，這種調(diào)用方式在FISH程序中是不允許的。變量和函數(shù)的作用是全局的，在命令中的任何地方修改變量的值都會(huì)立即生效，因此在實(shí)際應(yīng)用中盡量避免不同的函數(shù)中含有相同的變量，因?yàn)檫@樣可能會(huì)造成賦值錯(cuò)誤，并難以檢查。在FLAC3D中可以用如下的命令來(lái)引用FISH函數(shù)和變量PRINT用于查看函數(shù)和變量的數(shù)值；HISTORY命令可以對(duì)函數(shù)和變量的數(shù)值進(jìn)行記錄；SET命令用于變量的賦值。91編輯ppt主要語(yǔ)句選擇語(yǔ)句CASEOF

表達(dá)式…默認(rèn)語(yǔ)句CASEn1…表達(dá)式的值為n1時(shí)的語(yǔ)句CASEn2…表達(dá)式的值為n2時(shí)的語(yǔ)句ENDCASE92編輯ppt主要語(yǔ)句條件語(yǔ)句IF

條件表達(dá)式[THEN]…[ELSE]…ENDIFFISH中條件運(yùn)算符沒(méi)有“并”、“或”、“否”這樣的符號(hào)ifaa>1.0ifaa<2.0

執(zhí)行語(yǔ)句

endifendif表達(dá)“1<aa<2”的條件93編輯ppt主要語(yǔ)句循環(huán)語(yǔ)句LOOPvar(exp1,exp2)…ENDLOOP或者LOOPWHILE條件表達(dá)式…ENDLOOPp_z=zone_headloopwhilep_z#null;語(yǔ)句

p_z=z_next(p_z)endloopp_gp=gp_headloopwhilep_gp#null;語(yǔ)句

p_gp=gp_next(p_z)endloop單元遍歷語(yǔ)句節(jié)點(diǎn)遍歷語(yǔ)句94編輯ppt主要語(yǔ)句命令語(yǔ)句COMMAND…（FLAC3D命令）ENDCOMMAMD95編輯ppt應(yīng)用實(shí)例：土體的模量隨小主應(yīng)力變化defE_modifyp_z=zone_headd_k=704d_n=0.38d_pa=101325.0;//標(biāo)準(zhǔn)大氣壓

loopwhilep_z#nullsigma_3=-1.0*z_sig1(p_z)E_new=d_k*d_pa*(sigma_3/d_pa)^d_nz_prop(p_z,'young')=E_newp_z=z_next(p_z)endloopendE_modify96編輯ppt應(yīng)用實(shí)例獲得最大位移的大小及發(fā)生位置deffind_max_dispp_gp=gp_headmaxdisp_value=0.0maxdisp_gpid=0loopwhilep_gp#nulldisp_gp=sqrt(gp_xdisp(p_gp)^2+gp_ydisp(p_gp)^2+gp_zdisp(p_gp)^2)ifdisp_gp>maxdisp_valuemaxdisp_value=disp_gpmaxdisp_gpid=gp_id(p_gp)endifp_gp=gp_next(p_gp)endloopendfind_max_dispprintmaxdisp_valuemaxdisp_gpid97編輯pptFISH的編寫(xiě)習(xí)慣第一步第二步defabcendabcdefabc

p_gp=gp_headloopwhilep_gp#nullp_gp=gp_next(p_gp)endloopendabc第三步第四步defabcp_gp=gp_headloopwhilep_gp#null

commandendcommandp_gp=gp_next(p_gp)endloopendabcdefabcp_gp=gp_headloopwhilep_gp#nullcommand

appnstress

…

endcommandp_gp=gp_next(p_gp)endloopendabc98FISH與建模兩個(gè)圓形隧道的連接部分變直徑的隧道部分99編輯pptFISH檢查主要采用PRINTfish命令查看變量的賦值是否合理，主要檢查值為0的函數(shù)和變量，因?yàn)镕ISH程序中一般定義的變量都有實(shí)際的意義，輸出為0的變量很可能是與保留字相沖突的變量（如a就是apply的保留字）或者由于編寫(xiě)筆誤產(chǎn)生的變量（如數(shù)字0與大寫(xiě)字母O）。100編輯ppt流固耦合分析很難！101編輯ppt流-固耦合分析(單相流)基本功能理論框架計(jì)算模式滲流邊界條件，初始條件單滲流計(jì)算及滲流耦合計(jì)算102編輯ppt基本功能滲流各向同性、各向異性不同的滲流模型和屬性流體壓力，涌入量，滲漏量和不滲水邊界抽水井、點(diǎn)源、體積源飽和滲流可采用顯式差分法、隱式差分法非飽和滲流采用顯式差分法滲流-固體-熱的耦合流體和固體的耦合程度依賴(lài)于土體顆粒(骨架)的壓縮程度，用Biot系數(shù)表示顆粒的可壓縮程度。循環(huán)荷載引起的動(dòng)水壓力變化和土體液化103編輯ppt理論框架準(zhǔn)靜態(tài)Biot理論多孔介質(zhì)中遵循Darcy定律的單相滲流描述多孔介質(zhì)中流體滲流的變量孔隙水壓力，飽和度，特定排水向量的三個(gè)分量質(zhì)量守恒定律達(dá)西定律本構(gòu)定律考慮流體響應(yīng)孔隙水壓力改變，飽和度改變，體積應(yīng)變改變和溫度改變104編輯ppt有效應(yīng)力計(jì)算無(wú)滲流模式不設(shè)置CONFIGFluid孔壓不改變?cè)O(shè)置孔壓分布INITIALppWATERtableWATERdensityWATERtablefaceSETgravity手動(dòng)設(shè)置干濕密度滲流模式設(shè)置CONFIGfluid設(shè)置土體干密度

滲流模型MODELfl_isotropicMODELfl_anisotropicMODELfl_nullSETfluidoffsetWATERbulk=0105編輯ppt滲流邊界條件，初始條件默認(rèn)的邊界條件是不透水邊界孔隙壓力自由(不透水邊界)固定孔隙水壓力(透水邊界)如：井孔隙壓力，孔隙率，飽和度和流體屬性的初始分布可以用INITIAL命令或者PROPERTY命令定義。106編輯ppt單滲流計(jì)算及滲流耦合計(jì)算時(shí)間比例完全耦合分析方法孔壓固定分析(有效應(yīng)力分析)單滲流得到孔壓分布無(wú)滲流計(jì)算——孔壓的力學(xué)響應(yīng)流-固耦合計(jì)算107編輯ppt單滲流得到孔壓分布用途：排水溝；抽水井；耦合計(jì)算計(jì)算步驟CONFIGfluidSETmechoffSETfluidimpliciton/offMODELfl_;PROPSTEP;SOLVEage;SETfluidratioSETfluidoffmechonPROPbiot_c0(orINIfmod0)108編輯ppt無(wú)滲流計(jì)算——孔壓的力學(xué)響應(yīng)不排水短期響應(yīng)兩種分析方法：干法和濕法干法：Ku=K+a2M兩種破壞形式WATER或INI獲得?？讐海慌潘腸,φ(孔壓改變較小)φ=0,c=cu(M>>K+4/3G)濕法：耦合體系的短期行為使用排水的K,c,φ若SETfluidoff,Biot_mod(fmod)真實(shí)109編輯ppt力學(xué)過(guò)程的特征時(shí)間流體擴(kuò)散過(guò)程的特征時(shí)間完全耦合分析方法時(shí)間比例短期行為(不排水)ts(分析時(shí)間)<<tc(耦合擴(kuò)散時(shí)間)忽略滲流影響長(zhǎng)期行為(排水)ts>>tc施加擾動(dòng)的屬性流體擾動(dòng)：滲流可不與力學(xué)過(guò)程耦合力學(xué)擾動(dòng)：耦合等級(jí)取決于流固剛度比流固剛度比110流-固耦合計(jì)算CONFIGfluid;M(Kf);K(滲透系數(shù))真實(shí)，則FLAC3D默認(rèn)耦合計(jì)算Δp→Δev→sΔev→Δp預(yù)估流/力特征時(shí)間耦合計(jì)算前先達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)SETfluidonmechoff;SETfluidoffmechon;STEPSETmechforce;SETmechsubstepnauto;SETfluidsubstepm(=1)STEP:滲流步足夠小111編輯ppt流固耦合的計(jì)算方法手動(dòng)調(diào)整的STEP求解

SETfluidonmechoff STEP SETfluidoffmechon STEP 主從進(jìn)程的SOLVE求解SETmechforceSETmechsubstepnauto (從進(jìn)程)SETmechsubstepm (主進(jìn)程)SOLVEage自動(dòng)STEP求解STEP112編輯ppt滲流問(wèn)題(CONFIGfluid)分析步驟時(shí)間比例(ts,tc)穩(wěn)態(tài)不排水狀態(tài)相當(dāng)擾動(dòng)類(lèi)型力學(xué)擾動(dòng)孔壓擾動(dòng)流固剛度比Rk是否>>>1完全耦合模式時(shí)間比例相當(dāng)；力學(xué)擾動(dòng)113編輯ppt心墻土壩的滲流(1)newconfigfluidsetfluidoffgenzonbrickp000-10size20110genzonbrickp0500p11500p2510p3905p41510p5915p61105p71115size1015groupsoilgroupdamranx57z-50groupdamranid201aid211aid221aid231aid241agroupdamranid202aid212aid222aid232aid242amepropbu3e7sh1e7inipp0grad00-10e3ranz0-10inidens2000modelfl_isoproppor0.5perm1e-10inifden1000ften-1e10inisat0.0ranz05modelfl_nullrangrodam;inipp0rangrodamfixzranz-10fixxranx0fixxranx20fixysetgrav10solvesaveelastic.sav網(wǎng)格模型初始孔壓114編輯ppt心墻土壩的滲流(2)restelastic.savinixd0yd0zd0xv0yv0zv0appnstress-40e3grad0010e3ranz04x09solvesavepressure.sav豎向應(yīng)力沉降115編輯ppt心墻土壩的滲流(3)restpressure.savsetfluidonmechoffinifmod2e3ften0.0rangrosoilinixd0yd0zd0xv0yv0zv0apppp40e3grad00-10e3ranz04x09apppp0ranz0x1520histid=10zoneppid215solveRatio=1Ratio=1E-5116編輯ppt荷載引起的地基土體的超孔隙水壓力

10m3mK=500MPa,G=300MPa,c=10kPaf=1540kPa20m117編輯ppt計(jì)算文件;---applyloadslowly---deframpramp=min(1.0,float(step)/200.0)endapplynstress=-40e3histramprangex-.13.1z9.910.1;---fluidflowmodel---modelfl_isoinifmod2e9;---porepressurefixedatzeroatthesurface---fixpp0rangez9.910.1;---settings---setfloff;---test---step750[1]

[1]因?yàn)楸纠袥](méi)有設(shè)置初始應(yīng)力，這里只進(jìn)行了750步的求解。118編輯ppt計(jì)算結(jié)果119編輯ppt對(duì)主從進(jìn)程法的討論SETmechforce

設(shè)置一個(gè)不平衡力的大小，達(dá)到這個(gè)不平衡力系統(tǒng)認(rèn)為暫時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)；SETmechsubstepnauto設(shè)置力學(xué)進(jìn)程為從進(jìn)程，在主進(jìn)程每執(zhí)行一步中必須執(zhí)行n步，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)也可以少于n步；SETfluidsubstepm設(shè)置流體進(jìn)程為主進(jìn)程。討論1：對(duì)收斂準(zhǔn)則進(jìn)行對(duì)比分析

不平衡力（force）：1E3、5E3、1E4、5E4不平衡力比（ratio）：1E-4、1E-3、1E-2、1E-1采用1E-3的收斂準(zhǔn)則既可以滿(mǎn)足計(jì)算流固耦合過(guò)程中的計(jì)算精度要求，同時(shí)又具有較高的計(jì)算效率120編輯ppt對(duì)主從進(jìn)程法的討論(2)討論2：子步數(shù)的影響

setmechsub100fluidsub10setmechsub10fluidsub10setmechsub1fluidsub1設(shè)置合理的子步數(shù)也很重要。設(shè)置過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間大大增加，過(guò)小又會(huì)造成計(jì)算結(jié)果的誤差。121編輯ppt真空預(yù)壓的簡(jiǎn)單模擬孔壓邊界條件ts>>tc長(zhǎng)期分析(排水)Rk>>1骨架很軟孔壓擾動(dòng)進(jìn)行biot_mod調(diào)整砂層軟土層粘土層PVD2m8m10mDatafile:122數(shù)值分析過(guò)程(movie)123編輯pptFLAC3D非線(xiàn)性動(dòng)力分析非常復(fù)雜！SaidbyProf.PeterCundall124編輯ppt為什么要用FLAC做動(dòng)力分析？FLAC可以模擬體系（土，巖石，結(jié)構(gòu)，流體）受到的外部動(dòng)力荷載（比如地震）或內(nèi)部動(dòng)力荷載（比如基礎(chǔ)振動(dòng)、爆炸）?？梢杂?jì)算塑性引起的永久變形以及孔隙水壓力的消散。土動(dòng)力學(xué)中常用的等效線(xiàn)性方法無(wú)法直接處理上述問(wèn)題。125編輯ppt動(dòng)力模擬的3個(gè)重要問(wèn)題動(dòng)力荷載與邊界條件材料響應(yīng)與阻尼土體液化126編輯ppt動(dòng)力荷載動(dòng)力輸入的類(lèi)型加速度時(shí)程速度時(shí)程應(yīng)力(壓力)時(shí)程力時(shí)程APPLYINTERIOR(內(nèi)部)TABLEFISH127編輯pptQuiet邊界靜態(tài)(quiet,粘性)邊界LysmerandKuhlemeyer(1969)模型邊界法向和切向設(shè)置獨(dú)立的阻尼器性能對(duì)于法向p波和s波能很好的吸收對(duì)于傾斜入射的波和Rayleigh波也有所吸收，但存在反射人工邊界仍應(yīng)當(dāng)足夠遠(yuǎn)128編輯pptQuiet邊界應(yīng)用內(nèi)部振動(dòng)(如隧道中的列車(chē)振動(dòng)問(wèn)題)動(dòng)力荷載直接施加在節(jié)點(diǎn)上使用Quiet邊界減小人工邊界上的反射不需要FF邊界外部荷載的底部邊界軟土地基上的地震荷載不適合用加速度或速度邊界條件使用應(yīng)力條件t=-2Csrvs地震底部輸入的側(cè)向邊界扭曲了入射波quietquietquiet129編輯pptFree-field邊界Cundalletal.(1980)自由場(chǎng)網(wǎng)格與主體網(wǎng)格的耦合粘性阻尼器，自由場(chǎng)網(wǎng)格的不平衡力施加到主體網(wǎng)格邊界上設(shè)置條件底部水平，重力方向?yàn)閦向側(cè)面垂直，法向分別為x,y向其他邊界條件在APPLYff之前相當(dāng)于一個(gè)阻尼器130編輯pptFree-field邊界APPLYff將邊界上單元的屬性、條件和變量全部轉(zhuǎn)移ff單元上；設(shè)置以后主體網(wǎng)格上的改動(dòng)將不會(huì)被FF邊界所響應(yīng)可存在任意的本構(gòu)模型以及流體耦合(僅豎向)FF邊界進(jìn)行小變形計(jì)算，主體網(wǎng)格可大變形，F(xiàn)F邊界上的變形要相對(duì)較小存在attach的邊界將不能設(shè)置FF邊界邊界上的Interface將不能連續(xù)動(dòng)力邊界設(shè)置需在FF邊界設(shè)置之前131編輯pptFree-field邊界與動(dòng)力荷載模型底部邊界fix——施加速度或加速度荷載——?jiǎng)傂赃吔鏔ree——施加應(yīng)力時(shí)程荷載——柔性邊界對(duì)于軟弱的地基不適合施加速度（加速度荷載），而應(yīng)當(dāng)施加應(yīng)力荷載Notethatthereisafactorof2becausetheinputenergydividesintoadownward-&upward-propagatingwave.132編輯ppt2.材料響應(yīng)與阻尼連續(xù)的非線(xiàn)性，表觀(guān)模量隨著應(yīng)變的增大而降低對(duì)所有循環(huán)應(yīng)變等級(jí)均存在滯回特性，因此導(dǎo)致隨著循環(huán)應(yīng)變的增加阻尼比增大。阻尼是率相關(guān)的。對(duì)于復(fù)雜波形的各個(gè)成分都產(chǎn)生阻尼。剪切應(yīng)變會(huì)產(chǎn)生的體積應(yīng)變，相應(yīng)的，隨著剪應(yīng)變循環(huán)次數(shù)的增加體積應(yīng)變逐漸積累。133編輯ppt材料響應(yīng)土體在循環(huán)荷載作用下呈現(xiàn)出模量衰減和能量消散的特點(diǎn)，那么如何用非線(xiàn)性數(shù)值方法對(duì)其進(jìn)行模擬呢？Nonlinearcharacteristicsofsoils(MartinandSeed,1979)134編輯ppt試驗(yàn)得到的阻尼比、割線(xiàn)模量隨循環(huán)剪應(yīng)變的曲線(xiàn)

0.00010.0010.010.11Shear

Strain

Amplitude

(%)01020304050Damping

Ratio

(%)0.00010.0010.010.11Shear

Strain

Amplitude

(%)0.01.0Normalized

Shear

Modulus,

G/GmaxMid-RangeSandCurve(Seed&Idriss,1970)SandFillInland:Friction=32,hr=0.47,Go=440SandFillunderRockDike:Friction=30,hr=0.43,Go=440135編輯ppt等效線(xiàn)性方法等效線(xiàn)性方法是巖土地震工程中模擬波的傳播的最常用的方法。假定土體是粘彈性體，參照實(shí)驗(yàn)室得到的切線(xiàn)模量及阻尼比與剪應(yīng)變幅值的關(guān)系曲線(xiàn)，對(duì)地震中每一單元的阻尼和模量重新賦值。Iterationtowardstrain-compatibleshearmodulusanddampingratio(afterKramer,1996)136編輯ppt等效線(xiàn)性方法的特點(diǎn)使用振動(dòng)荷載的平均水平來(lái)估算每個(gè)單元的線(xiàn)性屬性，并在振動(dòng)過(guò)程中保持不變。在弱震階段，單元會(huì)變得阻尼過(guò)大而剛度太小；在強(qiáng)震階段，單元將會(huì)變得阻尼太小而剛度太大。對(duì)于不同部位不同運(yùn)動(dòng)水平的特性存在空間變異性。不能計(jì)算永久變形。等效線(xiàn)性方法模型在加荷與卸荷時(shí)模量相同，不能計(jì)算土體在周期荷載作用下發(fā)生的剩余應(yīng)變或位移。塑形屈服模擬不合理。在塑性流動(dòng)階段，普遍認(rèn)為應(yīng)變?cè)隽繌埩渴菓?yīng)力張量的函數(shù)，稱(chēng)之為“流動(dòng)法則”。然而，等效線(xiàn)性方法使用的塑性理論認(rèn)為應(yīng)變張量（而不是應(yīng)變?cè)隽繌埩浚┦菓?yīng)力張量的函數(shù)。因此，塑性屈服的模擬不合理。大應(yīng)變時(shí)誤差大。等效線(xiàn)性方法所用割線(xiàn)模量在小應(yīng)變時(shí)與非線(xiàn)性的切線(xiàn)模量很相近，但在大應(yīng)變時(shí)二者相差很大，偏于不安全。本構(gòu)模型單一。等效線(xiàn)性方法本身的材料本構(gòu)模型包括了應(yīng)力應(yīng)變的橢圓形方程，這種預(yù)設(shè)的方程形式減少了使用者的選擇性，但卻失去了選擇其它形狀的適用性。方法中使用迭代程序雖然部分考慮了不同的試驗(yàn)曲線(xiàn)形狀，但是由于預(yù)先設(shè)定了模型形式，所以不能反映與頻率無(wú)關(guān)的滯回圈。另外，模形是率無(wú)關(guān)的，因此不能考慮率相關(guān)性。137編輯ppt完全非線(xiàn)性分析方法FLAC3D采用完全非線(xiàn)性分析方法，基于顯式差分方法，使用由周?chē)鷧^(qū)域真實(shí)密度得出的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)集中質(zhì)量，求解全部運(yùn)動(dòng)方程。138編輯ppt完全非線(xiàn)性分析方法的特點(diǎn)可以遵循任何指定的非線(xiàn)性本構(gòu)模型。如果模型本身能夠反映土體在動(dòng)力作用下的滯回特性，則程序不需要另外提供阻尼參數(shù)。如果采用Rayleigh阻尼或局部（local）阻尼，則在動(dòng)力計(jì)算中阻尼參數(shù)將保持不變。采用非線(xiàn)性的材料定律，不同頻率的波之間可以自然地出現(xiàn)干涉和混合，而等效線(xiàn)性方法做不到這一點(diǎn)。由于采用了彈塑性模型，因此程序可以自動(dòng)計(jì)算永久變形。采用合理的塑性方程，使得塑性應(yīng)變?cè)隽颗c應(yīng)力相聯(lián)系?？梢苑奖愕剡M(jìn)行不同本構(gòu)模型的比較。可以同時(shí)模擬壓縮波和剪切波的傳播及兩者耦合作用時(shí)對(duì)材料的影響。在強(qiáng)震作用下，這種耦合作用的影響很重要，比如在摩擦型材料中，法向應(yīng)力可能會(huì)動(dòng)態(tài)地減小從而降低土體的抗剪強(qiáng)度。139編輯ppt使用彈塑性模型附加考慮的因素：阻尼，對(duì)于屈服面以下應(yīng)力的循環(huán)體積應(yīng)變積累，是循環(huán)周數(shù)與幅值的函數(shù)模量衰減，基于平均應(yīng)變水平的表格最簡(jiǎn)單的彈塑性模型往往在描述累計(jì)塑性應(yīng)變方面具有很好的效果，但是對(duì)于加速度放大系數(shù)的估算上效果不好。140編輯ppt彈塑性模型簡(jiǎn)單的理想彈塑性本構(gòu)模型僅僅在發(fā)生屈服時(shí)才會(huì)出現(xiàn)滯回特性strainstress注意：即使這樣粗糙的模型也能夠作出連續(xù)的阻尼比和模量衰減曲線(xiàn)。在屈服條件下會(huì)產(chǎn)生體積改變，但通常都是剪脹。141編輯pptFLAC3D中的阻尼比彈塑性本構(gòu)模型使用瑞利（粘性）阻尼彈塑性本構(gòu)模型使用滯后（HD）阻尼.復(fù)雜本構(gòu)模型擁有連續(xù)的屈服應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和對(duì)應(yīng)的加卸載響應(yīng)（Wang，UBCSand）142編輯ppt瑞利阻尼瑞利阻尼最初應(yīng)用于結(jié)構(gòu)和彈性體的動(dòng)力計(jì)算中，以減弱系統(tǒng)的自然振動(dòng)模式的振幅。在計(jì)算時(shí)，假設(shè)動(dòng)力方程中的阻尼矩陣C與剛度矩陣K和質(zhì)量矩陣M有關(guān)：瑞利阻尼中的質(zhì)量分量相當(dāng)于連接每個(gè)節(jié)點(diǎn)和地面的阻尼器，而剛度分量則相當(dāng)于連接單元之間的阻尼器。雖然兩個(gè)阻尼器本身是與頻率有關(guān)的，但是通過(guò)選取合適的系數(shù)，可以在有限的頻率范圍內(nèi)近似獲得頻率無(wú)關(guān)的響應(yīng)。143編輯ppt瑞利阻尼frequencyratioofdampingtocritical混合僅有剛度分量?jī)H有質(zhì)量分量采用疊加的方法得到的阻尼比在較大的頻率范圍內(nèi)保持定值（3:1）Combinedcurvereachesminimumat:144編輯ppt中心頻率的選擇

假設(shè)彈性模型計(jì)算土石壩不同材料的功率譜曲線(xiàn)(assumingelasticmaterial)frequencyfrequencyfrequencyfrequencyfrequency145編輯ppt阻尼比的選擇

根據(jù)65%最大應(yīng)變來(lái)選擇阻尼比和模量衰減參參數(shù)146編輯ppt瑞利阻尼的缺點(diǎn)必須指定中心頻率，有時(shí)須在一些充滿(mǎn)矛盾的數(shù)據(jù)當(dāng)中進(jìn)行選擇（場(chǎng)地響應(yīng)或地震平均頻率）剛度比例項(xiàng)會(huì)導(dǎo)致時(shí)間步減小147編輯ppt滯后阻尼FLACVersion5.0andFLAC3DVersion3.0提供了滯后阻尼功能，該項(xiàng)阻尼獨(dú)立于材料模型之外，實(shí)質(zhì)是包含了一個(gè)與應(yīng)變幅值相關(guān)的切線(xiàn)剪切模量乘子如果割線(xiàn)模量是由衰減曲線(xiàn)來(lái)確定的，那么切線(xiàn)模量可以表示為：FromSeed&Idriss(1970)Go=small-strainshearmodulus148編輯ppt滯后阻尼表觀(guān)應(yīng)變是偏應(yīng)變，根據(jù)先前反轉(zhuǎn)的點(diǎn)進(jìn)行累計(jì)得到的。使用堆棧的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以描述應(yīng)變反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。因此，在“迷你滯回圈”中的能量損失與主滯回圈的計(jì)算是一樣的。elasticmodelwithhysteresisdamping特定的曲線(xiàn)可以使用滯后阻尼來(lái)描述，并在本構(gòu)模型計(jì)算中根據(jù)應(yīng)變的大小獲得不同的切線(xiàn)模量。149編輯ppt滯后阻尼的特點(diǎn)可以直接采用動(dòng)力試驗(yàn)中的模量衰減曲線(xiàn)；相對(duì)于瑞利阻尼而言，滯后阻尼不影響動(dòng)力計(jì)算的時(shí)間步；可以應(yīng)用于任意的材料模型，且可以與其它阻尼格式同時(shí)使用。一個(gè)缺點(diǎn)：模量衰減曲線(xiàn)一致，但阻尼比曲線(xiàn)存在差別“Good”fittoSeed&IdrisdataforG/Gmax(sigmoidal3-parameterfunction)–noteinconsistentdampingresult.G/GmaxD-%ofcritical150編輯ppt滯后阻尼低循環(huán)應(yīng)變下得到的阻尼比要小于試驗(yàn)結(jié)果，這會(huì)導(dǎo)致低級(jí)的噪聲，尤其在高頻情況下?？梢栽谥行念l率上增加一個(gè)小量的Rayleigh阻尼(~0.2%剛度比例)，這樣也不會(huì)降低時(shí)步；若初始應(yīng)力不為0，剪應(yīng)力-剪應(yīng)變曲線(xiàn)可能不匹配。因此在生成初始應(yīng)力時(shí)就要調(diào)用Hyst阻尼；Hyst阻尼不僅會(huì)增加能量損失，還會(huì)導(dǎo)致在大循環(huán)應(yīng)變下的平均剪切模量的降低，在輸入波的基頻接近共振頻率的時(shí)候，由于可能會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力反應(yīng)幅值的增大；Hyst阻尼之前要做一次彈性無(wú)阻尼求解，以獲得發(fā)生循環(huán)應(yīng)變的最大水平，若循環(huán)應(yīng)變過(guò)大導(dǎo)致剪切模量過(guò)多的降低，那么用Hyst阻尼是有問(wèn)題的；即使應(yīng)變較小，使用屈服模型也會(huì)增大應(yīng)變，因此若有廣泛屈服的現(xiàn)象，則使用屈服模型，不用Hyst阻尼151編輯ppt動(dòng)孔壓的生成——液化干沙剪應(yīng)變循環(huán)加載試驗(yàn)初始加載階段，沙土通常先壓實(shí)再膨脹。卸載時(shí)，沙土遵循與加載相似的路徑，但在零應(yīng)變時(shí)，有些殘余體積應(yīng)變存在。取決于初始孔隙率，這可能代表純粹的壓實(shí)假定孔隙中充滿(mǎn)水對(duì)于常體積測(cè)試，有效應(yīng)力降低，孔隙水壓保持不變對(duì)于常荷載測(cè)試，(例如，盒子上法向荷載固定)，孔隙水壓增加，有效應(yīng)力減小有效應(yīng)力為零時(shí)發(fā)生液化152編輯ppt動(dòng)孔壓的生成——液化因此孔隙水壓增加不是液化的基本原因由于顆粒間(重組以后)的低接觸力導(dǎo)致有效應(yīng)力的減小描述液化的模型高級(jí)模型：BSHP(邊界面低塑性本構(gòu)模型,Wangetal.1990)簡(jiǎn)單模型：MC+體積應(yīng)變?cè)隽磕Ｐ虵inn模型：Byrne模型：153編輯pptUBCTOT:Post-liquefactionAssignpost-liquefactionpropertiestgt154編輯pptPL-Finn開(kāi)始初始液化判斷?零有效應(yīng)力計(jì)算YES非零有效應(yīng)力計(jì)算零有效應(yīng)力判斷?NO普通的Finn模型YESNO動(dòng)力時(shí)間？結(jié)束NOYES0：零有效應(yīng)力狀態(tài)1：非零有效應(yīng)力狀態(tài)0有效應(yīng)力非0有效應(yīng)力155編輯ppt地震波的調(diào)整基線(xiàn)校正對(duì)于地震分析的加速度時(shí)程，其積分得到的速度和位移應(yīng)歸0美國(guó)地質(zhì)調(diào)查研究所BasicStrong-MotionAccelerogramProcessingSoftware(BAP)對(duì)網(wǎng)格施加一個(gè)固定速度從而使殘余的位移變?yōu)?動(dòng)力荷載的頻率與單元尺寸的雙向調(diào)整高頻的輸入要求單元尺寸很小一定的單元尺寸對(duì)應(yīng)輸入的最大頻率一般進(jìn)行濾波處理濾掉低能量的高頻FFT.FISOriginSeismoSignal156編輯ppt地震波的調(diào)整El-Centro波FFT修正后的時(shí)程修正后FFT5Hz157編輯pptPL-Finn模型的應(yīng)用阪神地震的碼頭分析沉箱頂部水平殘余位移最大達(dá)5m，平均為3.5m，殘余沉降為1~2m，海側(cè)傾斜角3~5o。

seaSiltreplacedsandstonelandSandcaissonclayFLAC3Dgrid8050zones10386gps可液化的砂土158編輯ppt分析參數(shù)GroupnameConstitutivemodelrd(kg/m3)E(MPa)mc(kPa)j(o)clayMC1350500.333020seasiltMC1250200.33030replacedsandMC1350150.33037landsandMC135013.70.33036stoneMC15501000.33040caissonElastic350020000.17‐‐GroupnameFluidmodelK

(cm/s)PorositynDampingratioDliquefiedparametersPL-Finnparametersclayfl_iso1.0E-60.450.05‐‐seasiltfl_iso1.0E-050.450.05‐‐replacedsandfl_iso1.0E-030.450.05ByrneModelDr=40%C1=0.751C2=0.533C3=

0pprc=0.99k0=3105.4n0=0.3225k1=5503.1n1=0.1739landsandfl_iso1.0E-030.450.05ByrneModelDr=25%C1=2.432C2=0.164C3=

0pprc=0.99k0=3105.4n0=0.3225k1=5503.1n1=0.1739stonefl_iso1.0E-010.450.05‐‐caissonfl_null‐‐0.05‐‐基本力學(xué)參數(shù)流體參數(shù)動(dòng)力參數(shù)PL-Finn模型參數(shù)159編輯ppt輸入加速度南北向地震波最大值=0.6g豎直向地震波最大值=0.2g160編輯ppt接觸面與自由邊界條件沉箱與填石之間的接觸面模型周?chē)杂蓤?chǎng)邊界條件161編輯ppt計(jì)算結(jié)果位移震后水平位移等值線(xiàn)沉箱頂點(diǎn)處的水平位移、沉降時(shí)程曲線(xiàn)3.44m1.99m162編輯ppt計(jì)算結(jié)果（續(xù)）超孔壓比震后的超孔壓比云圖超孔壓比時(shí)程曲線(xiàn)A:置換砂B:海砂（底部）C:海砂（中部）163編輯ppt自定義本構(gòu)模型164編輯ppt自定義本構(gòu)模型的基本方法必要性試驗(yàn)總結(jié)的本構(gòu)模型特定條件下的本構(gòu)模型交叉學(xué)科的本構(gòu)模型二次開(kāi)發(fā)環(huán)境自定義本構(gòu)模型的功能自定義本構(gòu)模型的基本方法165編輯ppt二次開(kāi)發(fā)環(huán)境FLAC3D采用面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)C++編寫(xiě)本構(gòu)模型都是以動(dòng)態(tài)連接庫(kù)文件(.DLL文件)的形式提供VC++2005或更高版本的開(kāi)發(fā)環(huán)境優(yōu)點(diǎn)自定義的本構(gòu)模型和軟件自帶的本構(gòu)模型的執(zhí)行效率處在同一個(gè)水平自定義本構(gòu)模型(.DLL文件)適用于高版本的FLAC(2D)、3DEC、UDEC等其他Itasca軟件中166編輯ppt自定義本構(gòu)模型的功能主要功能：對(duì)給出的應(yīng)變?cè)隽康玫叫碌膽?yīng)力輔助功能：模型名稱(chēng)、版本讀寫(xiě)操作模型文件的編寫(xiě)基類(lèi)(classConstitutiveModel)的描述成員函數(shù)的描述模型的注冊(cè)模型與FLAC3D之間的信息交換模型狀態(tài)指示器的描述167編輯ppt自定義本構(gòu)模型的基本方法頭文件(usermodel.h)中進(jìn)行新的本構(gòu)模型派生類(lèi)的聲明修改模型的ID(>100)、名稱(chēng)和版本修改派生類(lèi)的私有成員C++文件(usermodel.cpp)中修改模型結(jié)構(gòu)(UserModel::UserModel(boolbRegister):ConstitutiveModel)constchar**UserModel::Properties()函數(shù)模型的參數(shù)名稱(chēng)字符串constchar**UserModel::States()函數(shù)計(jì)算過(guò)程中的狀態(tài)指示器168編輯ppt自定義本構(gòu)模型的基本方法doubleUserModel::GetProperty()和voidUserModel::SetProperty()函數(shù)constchar*UserModel::Initialize()函數(shù)參數(shù)和狀態(tài)指示器的初始化，并對(duì)派生類(lèi)聲明中定義的私有變量進(jìn)行賦值constchar*UserModel::Run()

函數(shù)由應(yīng)變?cè)隽坑?jì)算得到應(yīng)力增量，從而獲得新的應(yīng)力constchar*UserModel::SaveRestore()函數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行保存。程序的調(diào)試在VC++的工程設(shè)置中將FLAC3D軟件中的EXE文件路徑加入到程序的調(diào)試范圍中，并將FLAC3D自帶的DLL