Flac3D

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此外，界面（或滑动平面）模型可用于表示网格的两个或多个部分之间的不同界面。界面是允许滑动和/或分离的平面，从而模拟断层、接缝或摩擦边界的存在。接口模型在接口部分进行了描述。

与周围岩石或土壤相互作用的结构，例如隧道衬砌、桩、板桩、电缆、岩锚或土工织物，可以使用FLAC3D 中的结构元素进行逻辑建模。可以检查支护基坑的稳定效果并研究土壤或岩石不稳定性对表面结构的影响。下面描述的不同类型的结构元素与sel 无关。

可以使用兼容的材料模型自动计算任何FLAC3D 模型的安全系数。该计算基于“强度降低技术”，该技术在改变强度特性的同时执行一系列模拟，以确定不稳定状态存在的条件。找到失稳点对应的安全系数，并在模型中定位临界破坏面。安全系数算法在安全系数部分进行了描述。

FLAC3D还包括强大的内置编程语言FISH，使用户能够定义新的变量和函数。 FISH 为希望定制分析以满足特定需求的用户提供了独特的功能。例如，FISH 允许执行以下操作：

网格中用户指定属性的变化（例如，模量随深度非线性增加）；

绘制并打印用户定义的变量（即定制设计的绘图）；

实施特殊电网发电机；

伺服控制数值试验；

异常边界条件的规范；

时间和空间的变化；

参数研究的自动化。

教程：使用FISH 中介绍了FISH。有关FISH 语言的详细参考，请参阅FISH 脚本参考部分。

FLAC3D 包含多种图形工具，用于生成几乎任何问题变量的绘图。提供高分辨率视频模式下的三维图形渲染。绘图功能包括隐藏曲面绘图、曲面轮廓绘图和矢量绘图。可以在模型的任何横截面的前面、后面或上方查看绘制的变量。用于模型可视化的交互式工具在绘图（视图窗格）中进行了描述。 [CS：稍后可能会恢复它：等效命令记录在.]

可选功能

四个可选功能（用于动态分析、热分析、蠕变材料行为建模和C++ 插件）可作为单独的模块提供，并且可以包含在FLAC3D 中，每个模块需支付额外费用。

可以使用FLAC 并使用可选的动态计算模块来执行动态分析。用户指定的加速度、速度或应力波可以作为模型的外部边界条件或内部激励直接输入到模型中。 FLAC3D 包括吸收和自由场边界条件，用于模拟模型周围无限弹性介质的影响。动态计算可与地下水流模型结合；在物理过程和相互作用的建模中讨论了耦合程度，包括动态孔隙压力的产生（液化）。动态分析功能在动态分析中进行了描述。

FLAC3D 中有一个热分析选项作为特殊模块。该模型模拟材料中的瞬态热通量以及随后产生的热致应力。热模型可以独立运行，也可以与静态或动态机械应力计算或孔隙压力计算结合运行。 （耦合交互在物理过程和交互建模中进行了描述。）

软件特色

使用几何表面（从CAD 或其他方式导入）作为背景数据。

将点捕捉到几何曲面、边和节点。

覆盖弯曲几何表面上选定的面和边缘控制点。

轻松选择节点、边、面和块。

选定对象的任何变换，包括平移、旋转和缩放。

区域离散化和分布的每侧控制。

自动传播区域数量和分布以保持连接。

每个图块区域乘数，生成跨边界的自动连接条件。

可以暂时隐藏块以进行可视化。

可以分割块以生成更多用于操作的表面。

预定义形状和配置的库，可用作起点或剪切并粘贴到模型中。

基于区域总数或区域边缘大小的自动区域大小指定。

挤出机可以将其描述发送到Building Blocks，以便对主2D 布局进行3D 修改。

给定起始封闭几何体积，可以自动生成初始构建块表示。

构建块可以从FLAC3D 网格导入，允许第三方程序（或Griddle）自动创建原始体积分解，然后进行交互式定制和详细化。

安装方法

1、下载软件并解压，双击安装程序进入如下Flac3D安装向导界面，点击【下一步】。

2. 阅读最终用户许可协议，勾选【我接受许可协议中的条款】选项，然后单击【下一步】。

3. 设置安装文件夹。用户可以选择默认的C:\Program Files\Itasca Flac3d600\，也可以自定义安装。

4.准备安装，点击【安装】按钮开始安装。

5.安装正在进行中，用户等待安装完成。

6、安装完成后，点击【完成】按钮结束安装。

使用说明

进口网格

除了导入FLAC3D 网格文件外，FLAC3D 现在还可以直接导入ANSYS 和ABAQUS 格式的网格文件。这允许使用任意数量的第三方网格生成程序，这些程序可以以这些格式之一导出其结果。

过去，使用八叉树策略和致密化创建的网格中存在缺陷的界面非常困难且耗时。用于区域分离的面对面命令已更新，以允许部分连接的表面的干净分离。此外，区域附加命令已得到改进，可以更可靠地连接生成的网格。最后，添加了区域验证命令，以帮助检测和可视化仍未正确连接的区域。

交互建模

创建一个新的交互式模型操作窗格，称为“模型窗格”。这允许您以交互方式查看、选择、命名区域和区域面以及应用操作。随着我们继续致力于FLAC3D，将会创建越来越多的交互式工具来支持模型创建的更多阶段。

以这种方式完成的对模型状态的每次更改都会作为命令发出并存储在状态记录中，该状态记录可用于创建数据文件，以便稍后交互式地重新创建或参数化基本版本。

FLAC3D 中的结构元素逻辑特别受益于命令语法的改进；它现在使用与其余代码相同的约定和关键字。此外，还添加了许多选项，以便更轻松地创建结构支撑。这些包括：

现在可以通过简单的命令来完成正确的电缆预张紧，而不需要FISH。

能够根据几何图形和CAD 数据创建1D（电缆、桩、梁）和2D（壳体、衬垫、土工格栅）。例如，请参见结构电缆导入命令。

能够在一次操作中分离内部区域表面并在它们之间安装填充物。请参阅结构衬垫创建按面命令。

能够自动将创建的电缆连接到线性节点。请参阅结构电缆创建命令。

模型窗格功能可用于轻松选择要放置结构钢筋的复杂表面。

新本构模型

除了持续改进现有本构模型的行为和响应之外，FLAC3D 6.0 还提供以下新模型：

塑性硬化用于模拟土壤。

膨胀用于润湿引起的变形。

无处不在- 各向异性，与各向异性弹性和弱关节失效相结合。

莫尔-库仑-张力在张力下创建“虚拟”裂纹，这些裂纹可以在动态载荷下打开和关闭，以获得更真实的拉伸行为。

用于模拟土壤的Cap-Yield。

Power-Mohr-Ubiquitous 结合了Mohr-Coulomb 毛刺、无处不在的关节和幂律蠕变。

此外，通过C++ 用户定义模型创建您自己的组成行为比以往任何时候都更容易，并提供了Visual Studio 模板来帮助您入门。一如既往，所有内置本构模型的源代码用于验证实现行为，并作为用户修改和扩展的基础。

命令和脚本

FLAC3D 的命令语法已更新，以保持一致性和清晰度。所有命令都尝试遵循名词- 动词- 选项- 修饰符- 范围的标准模式。命令的关键字使用新的连字符语法，允许记录和列出完整的命令以便于理解，但仍然允许那些不想键入整个单词的人使用缩写。我们非常小心地确保在整个代码中相同的概念一致地使用相同的关键字，从而更容易将从代码的一个区域获得的知识转移到另一个区域。

还实施了新的FISH 内在命名约定。这极大地提高了函数名称的清晰度，并允许编辑器在您键入时自动突出显示正确和不正确的内部名称。

为了帮助用户处理他们希望能够使用的数据文件和FISH，FLAC3D 6.0 编辑器中内置了一个转换实用程序。它使用启发式方法来猜测数据文件是否使用旧的5.0 语法，并自动提示用户是否希望将其转换为6.0 语法。也可以手动激活此转换。

FISH 中还添加了许多新类型，包括布尔值、张量、矩阵以及关联数组或映射。现在，通过从Visual Studio 模板创建项目，使用插件选项创建自定义C++ FISH 内在函数也变得更加容易。

FLAC3D 还添加了一个新的、更强大的内置编辑器。行号、代码折叠、改进的搜索和改进的语法突出显示等功能现已推出。

PFC 模块可用

Itasca 正在向通用平台迈进，其所有软件方法都作为单独的代码（FLAC3D、PFC 等）出售- 在运行时加载到通用系统中。从FLAC3D 6.0 开始，PFC 的兼容版本可以在运行时直接加载到FLAC3D 中，从而允许球和区域或结构元素之间直接耦合。初步的直接耦合支持已经内置。

屏幕帮助

内联帮助

通过按Ctrl + 空格键，将激活一个新的内联帮助工具，它将提醒您可用的选项并帮助您交互式地构建命令。

要在处理数据文件或命令提示符时立即获得帮助，按F1 将打开FLAC3D 帮助，以获取光标位置处的命令或关键字的完整文档。

进一步补充和更新

这远不是完整的添加和改进列表。上面没有描述的一些事情包括：

更快的初始条件

添加了“区域初始化应力”命令，即使对于不规则的几何形状和不同的密度，该命令也会自动计算由于重力而产生的垂直应力的初始近似值。水平应力也可以初始化为垂直比率。还有其他选项可供选择。

更新保存/恢复系统

保存文件（尽管与5.0 不兼容）现在使用新格式，该格式应允许向后兼容FLAC3D 的未来版本。

自动区域挖掘闲置

区域放松命令已添加到自动“zonk”采矿中，并防止错误的惯性效应增加所见的损害。该区域的影响力随着时间的推移而降低，使用乘数从1.0 降低到0.0。松弛曲线的精确形状可由用户控制，但默认为基于当前机械力比率的伺服。当缩减因子达到0.0时，该区域自动设置为NULL，并删除应用条件。

更快的动态模拟

当模型中存在较大尺寸或刚度差异时，动态多步选项得到了极大改进。根据模型的不同，这可以带来更快的动态模拟。

动态输入向导MOO 我找不到这个应该已经在FLAC 8 CS 中了？

该工具预处理输入信号并输出可导入进行动态分析的表格。它可以使用各种方法进行频率过滤和基线校正并导出结果数据。

更新了应用逻辑

应用边界条件现在可以使用局部（每个网格点、面或区域）FISH 乘数。现在，当在网格点上放置多个约束时，本机系统会自动解析。将法向速度条件应用于非笛卡尔对齐曲面时，您不再需要手动指定平面。

Westergaard 流体动力学近似

动态模拟中流体边界的Westergaard 近似已作为应用边界条件直接构建到FLAC3D 中。

结果文件

FLAC3D 现在可以导出结果文件；查看模型结果命令。这些文件比保存文件小得多，仅用于后处理和分析。用户可以完全控制模型的哪些方面。它们（和保存文件）也可以与生成电影帧结合使用。 MOO 找不到它。杰夫？该向导会自动生成模型的电影帧。

可视化

绘图项界面已得到改进，添加了拖放和剪切/粘贴支持。

区域地图项目已经过优化和多线程，因此它们应该更快地生成和响应。

现在可以命名并保存工程图视图（相机设置）以供以后恢复和参考。

绘图项目的所有属性均已简化，以便随时仅显示有效选项。

与绘图相关的命令语法也已更新；绘图项控制开关关键字已被修改为在布局和结构上与交互式看到的属性相似。

绘图窗口中的导出数据文件选项已得到改进并且更加可靠。生成的数据文件现在已格式化，以便于阅读，并且可以编辑自定义脚本。

FLAC3D程序布局

作为介绍，请参见以下屏幕图像。列举了FLAC3D 接口的基本设计方面。掌握这些基本元素将帮助您了解FLAC3D 界面中提供的所有材料。

FLAC3D 的界面基本上以与工作区的交互为中心，称为“窗格”（上图中的P），以及控制面板（上图中的C）和工具栏（上图中的T）提供的工具。

P——窗格。 FLAC3D 具有基于窗格的设计。窗格是一个带有标题栏和使用它的控件的窗口。 FLAC3D 中有多种窗格类型。每种窗格类型提供不同的功能（因此具有不同的类型）。在上图中，“项目”窗格（左侧，用于项目/文件管理）、“模型”窗格（顶部中间，用于模型对象选择和分组，黑蓝色标题栏指示它是活动窗口窗格）和控制台窗格（中底部，用于发出命令）是可见的。

任何类型和混合类型的窗格都可以堆叠在彼此的顶部，在这种情况下，它们显示为选项卡集。它们可以浮动和停靠，这意味着程序中窗格的放置是完全灵活的。

C 和T - 控制面板(C) 和工具栏(T)。控制面板提供了一组盒装工具（称为“控制集”），具有特定于当前活动窗格的功能。它可能是隐藏的，但当显示/可见时，它总是呈现在程序窗口的右侧。标有“T”的项目是工具栏。工具栏与控制面板一样，是当前活动窗格的上下文。其上显示的工具适用于该窗格，并在选择不同的窗格类型时发生变化。

M - 主菜单。与控制面板和工具栏不同，主菜单提供固定选项，无论当前活动的窗格类型如何。这些主要侧重于文件管理操作、编辑和窗格管理以及提供用户支持的帮助菜单。

建模程序

该模型（如图1 所示）利用了半对称性。尺寸宽20米，深10米。请注意，模型的宽度不一定足以准确地表示广泛的土壤层；该模型仅供说明之用。机械边界条件对应于分析平面两侧（y 方向）的滚子边界、沿对称线的滚子边界和模型的远边界（x 方向）以及x 方向的固定位移、y 方向和模型z 方向的底部。粘土的最大体积模量（体积最大值）设置为5106 Pa，大约是粘土层底部实际体积模量（体积）初始值的两倍。

模拟的第一阶段对应于系统的短期响应，假设没有发生流动。指定模型流体活动已关闭。通过在模型顶部边界的4 m 部分上逐渐施加50 kPa 的压力来模拟路堤荷载（以重现按比例缩放的荷载条件）。一旦达到满载，模型就会循环至平衡。在此阶段，孔隙压力由于体积变形而产生，但不会消失。

在第二阶段，通过发出激活模型流体的命令来允许流体流动。然后水通过模型顶部排出，其中孔隙压力固定为零，路堤下方会发生额外沉降。用于执行耦合模拟的模型求解流体时间- 总命令需要确定解的准确性的参数。如果使用不同的属性或模型条件，则可能需要调整这些参数。有关这些主题的讨论，请参阅耦合流动和机械计算。计算过程中会监测应力、孔隙压力和垂直位移。此问题的数据文件列于本页末尾。

结果与讨论

不排水和排水数值模拟结束时的位移矢量、垂直位移剖面和孔隙压力分布如图1所示。四个监测点记录的垂直位移历史表明，排水引起的最大沉降从约0.14 m增加到路堤以下0.19 m。请注意，图3 中的位移矢量和图5 中的垂直位移剖面对应于组合的不排水和排水位移。

两个监测点的孔隙压力演变图证实，在排水模拟结束时达到了稳态流动。

建模程序

假定垂直对称平面穿过隧道中心，并且仅对隧道的一半进行建模。模型中展示了一条50 米长的隧道；隧道底板位于地面以下39.5米。坐标轴系定义为隧道底板原点； z 轴指向上方，y 轴指向隧道轴线。 FLAC3D 网格如图2 所示。该模型包含大约15,000 个区域；沿隧道轴线分布有50 个区域。

该隧道采用软弱岩石建造，采用莫尔-库仑材料建模，内聚力为50 kPa，摩擦角为20。材料的质量密度为2200kg/m3。

初始应力状态对应于重力加载，垂直应力和水平应力之间的关系如下：'zz='xx=2.0'yy。

预支撑混凝土和喷射混凝土使用壳结构构件进行建模，而混凝土隧道衬砌使用具有代表衬砌材料特性的区域（混凝土衬砌的厚度比隧道半径大）进行建模。 FLAC3D 区域为厚焊盘的弯曲提供了合理的近似值，因为每个区域由两个五个四面体子区域的叠加组成。图3 显示了代表预支混凝土和喷射混凝土的壳结构元件（30 m 隧道开挖后）。混凝土衬砌如图所示。