UDEC中文指导说明2.docx

UDEC中文指导说明2.docxUDEC
Universal Distinct Element Code
User's Guide
通用离散天用户指导
(UDEC )

1弓I言 1
1
2与其他方法的比较 2
3 一般特性向的相对运动也由线性或非线性“力一位 移”的关系控制。在UDEC中，为完整块体和不连续面开发了几种材料特性模型，用来 模拟不连续地质界面可能显现的典型特性。UDEC是基于“拉格朗日”算法很好地模拟块 体系统的变形和大位移。
UDEC包含了功能强大的程序语言FISH函数。借助于FISH函数，用户可以编写自 己的功能函数，扩展UDEC的应用功能。FISH函数为简化分析，适应特殊要求的 UDEC的用户，提供了一个强有力的工具。
UDEC采用的离散单元法理论由Cundall （1971）首次提出，至今已经过了 20多年 的发展。在1985年，Cundall博士和Itasca公司在IBM系列兼容微机上开发了 UDEC工 程计算应用程序。该软件为建立数以千块模型的高速计算而设计。基于浮点运算速度的 优势和低成本的内置RAM,用UDEC程序可大大地提高了计算大规模问题的能力。例 如，在具有4MB RAM的微机上，UDEC能够求解2500个刚体（或1000个具有8个自 由度变形体）的模型。该模型的求解速度大约为每分钟200次。在RAM确定的情况 下，其计算速度是与模型的块体数量成线性关系。
对于典型的模型，约1500个刚体（或500个变形体）或更少，在UDEC中采用的 显式解法，大约需要2000〜4000计算步可以获得问题的解。例如，一个500个变形块 体的模型，计算4000步大约需要6 mine因此，典型的工程问题用L/DEC计算仅需几十 分钟或几个小时。
UDEC是一个命令驱动（而不是菜单驱动）的计算程序。尽管菜单驱动程序易于初 次学习，但在UDEC中所提供的命令驱动结构具有如下优点：
1、 输入的“语言”是基于可识别的文字命令，使你易于识别每一个命令的作用（例如 BOUNDARY命令，是指施加模型的边界条件）。
2、 工程模拟通常是按照系列施工顺序构成一一即，构造原岩应力，施加作用的荷 载、开挖隧道、安装支护等。一系列（从文件或键盘上）输入命令完全对应于实际的施 工顺序。
3、 根据文本编辑器，很容易对UDEC数据文件进行编辑和修改。几个数据文件能 相互连接,进行多个问题求解，这对于进行参数的灵敏度分析是十分有用的。
4、命令驱动结构允许用户开发前后处理程序，控制UDEC必要的输入/输出。用户 可以为一系列UDEC的模拟，编写节理模拟函数，产生特定的节理结构。可采用FISH 程序语言，并插入到输入的文件中，使计算很容易实现。

对于UDEC程序，一个共同的问题是，UDEC是一个有限元程序还是离散元程序？ 他们的主要区别是什么？ t/DEC程序与其他程序有何关系？为回答上述问题，下面将给 予解释。
许多有限元、边界单元和拉格朗日有限差分程序都具有“界面单元”或“节理单元”， 使程序能够模拟问题中的不连续面，扩大程序的应用范围。然而，他们的公式在一个或 多个方面通常受到限制：首先，当考虑很多相互切割的节理就可能打乱系统的逻辑关 系；其次，不可能自动识别新的接触面进行自动考虑；第三，计算公式可能有小位移和 无转动条件限制，所以通常适用连续介质的程序。
术语“离散单元法"(Discrete element method)意味着：
允许离散块体发生有限的位移和转动，包括完全脱离；
在计算过程中，自动识别新的接触面。
在不连续介质中，如果没有第一个属性，程序不可能产生某些重要的机理。如果没 有第二个特性，程序将限制在事先已知的相互作用的有限块体数。离散元法(Distinct element method)是由Cundall和Strack ( 1979)采用变形接触和显式、时间域的初始运 动方程(而不是变换，块体方程)提出的特殊的离散单元法程序。
离散单元法的计算机程序主要有以下四类：
1、 Distinct Element Programs —该类程序采用显式时间步直接进行运动方程的求解。 块体可以是刚体或变形体(通过细分成单元)；接触面是可变形的。UDEC就属此类。
2、 Modal Methods —该类方法类似于刚体离散单元法，但对于变形体采用模型叠 加技术。
3、 Discontinuous Deformation Analysis 一接触是刚体，块体可以是刚体或变形体。 通过迭代算法可以获得非嵌入条件；块体变形性基于应变模型的叠加。
4、 Momentum-Exchange Methods一接触面和块体都是刚体：块体接触面在瞬时碰 撞的过程中