FLAC三D原理..样本.doc

,。FLAC即FastLagrangianAnalysisofContinua缩写。该软件关键适适用于模拟计算岩土体材料力学行为及岩土材料达成屈服极限后产生塑性流动,对大变形情况应用效果愈加好。FLAC3D程序在数学上采取是快速拉格朗日方法,基于显式差分来取得模型全部运动方程和本构方程步长解,其本构方程由基础应力应变定义及虎克定律导出,运动平衡方程则直接应用了柯西运动方程,该方程由牛顿运动定律导出。计算模型通常是由若干不一样形状三维单元体组成,也即剖分空间单元网络区,计算中又将每个单元体深入划分成由四个节点组成四面体,四面体应力应变只经过四个节点向其它四面体传输,进而传输到其它单元体。当对某一节点施加荷载后,在某一个微小时间段内,作用于该点荷载只对周围若干节点(相邻节点)有影响。利用运动方程,依据单元节点速度改变和时间,可计算出单元之间相对位移,进而求出单元应变,再利用单元模型本构方程,可求出单元应力。在计算应变过程中,利用高斯积分理论,将三维问题转化为二维问题而使其简单化。在运动方程中,还充足考虑了岩土体所含有粘滞性,将其视作阻尼附加于方程中。FLAC3D含有一个功效强大网格生成器,有12种基础形状单元体可供选择,利用这12种基础单元体,几乎能够组成任何形状空间立体模型。FLAC3D关键是为地质工程应用而开发岩土体力学数值评价计算程序,本身设计有九种材料本构模型:(1)空模型(NullModel)(2)弹性各向同性材料模型(Elastic,IsotropicModel)(3)弹性各向异性材料模型(Elastic,anisotropicModel)(4)德拉克-普拉格弹塑性材料模型(Drucker-PragerModel)(5)莫尔-库伦弹塑性材料模型(Mohr-CoulombModel)(6)应变硬化、软化弹塑性材料模型(Strain-Hardening/SofteningMohr-CoulombModel)(7)多节理裂隙材料模型(Ubiquitous-JointModel)(8)双曲型应变硬化、软化多节理裂隙材料模型(BilinearStrain-Hardening/SofteningUbiquitous-JointModel)(9)修正Cam粘土材料模型(ModifiedCam-clayModel)除上述本构模型之外,FLAC3D还可进行动力学问题、水力学问题、热力学问题等数值模拟。在边界条件及初始条件考虑上,FLAC3D软件十分灵活方便,可在数值计算过程中随时调整边界条件和初始条件。FLAC3D含有强大后处理功效,用户能够直接在屏幕上绘制或以文件形式创建或输出打印多个形式图形、文字,用户还可依据各自需要,将若干个变量合并在同一幅图形中进行研究分析。FLAC3D软件还可对多种开挖工程或施加支护工程等进行数值仿真模拟,软件本身设计有锚杆、锚索、衬砌、支架等结构元素,能够直接模拟这些支护于围岩(土)体相互作用。FLAC3D拥有能够自行设计FISH语言,用户可依据本身需求,自己设计材料本构模型、屈服准则、支护方案、复杂形状开挖方法等工作。尤其注意是,岩石是一个脆性材料,当外荷载达成岩石强度后,材料发生断裂破坏,产生弱化现象,应属于弹塑性体。在FLAC3D中,通常对于弹塑性材料,判定其破坏是否基础准则有两个,即Drucker-Prager准则和Mohr-Coulomb准则。依据室内岩石力学性质试验结果,其经典应力应变曲线反应出岩体破坏包络线符合莫尔—库伦屈服准则,故此次建立本构力学模型选择莫尔—库伦弹塑性材料模型为宜。(应变定义、运动定律、能量守衡定律、平衡方程及理想材料连续性方程等)而建立。,符号有一定约定含义,通常[A]表示张量,Aij表示张量[A](i,j)分量,[a]表示矢量,ai表示矢量[a]i分量,a,i表示a对xi偏导数。xi,ui,vi和dvi/dt,(i=1,3)分别表示一点位置矢量分量、位移矢量分量、速度矢量分量和加速度矢量分量。(一)柯西(Cauchy)应力张量和柯西公式对于一个含有体积V封闭曲面s物体,在其上取一表面元素Ds,这个表面元素单位外法向矢量为n,在某一时刻t,在表面元素对于连续介质中一点,作用着对称应力张量sij,依据Ds上作用有力DP,则极限称为表面力。若用ti表示T分量,则在三维直角坐标系中可相关系式(1)这个关系式称为柯西公式,其中,sij称为柯西应力张量。(