pfc2d颗粒流基本知识介绍

第一部PFC粒流程序简1、理论背2、颗粒流方法的基本思3、颗粒流方法的基本假4、颗粒流方法的特5、可选特6、应用领7、求解步岩土工程科学研究方不连续性岩土工程科学研究方不确定性研究方系统分析方非线性系统理论分析方

1、21、2、3、1、理论背作为离散元的一种，颗粒流程序(ParticleFollowCodePFC)数值模拟新技术，其理论基础是Cundall[1979]提出PFC(ParticleFollowCode以下两种因素促使PFC方法产生与发展 2、颗粒流方法的基本思一种非连续的数值方法来解决包含复杂变形模式的实际问题。在具颗粒结构特性岩土介质中的应用，就从其细观力学特征出发，将材料的力学响应问题从物理域 到数学域内进行数值颗粒流程序是一种离散单元法，它通过圆形颗粒介质的运动及其相互作用来模拟颗粒材料的力学特性。在这种颗粒单元研究的基础上，通过求解。与此相应，物理域内实物颗粒被抽象为数学域内的颗粒单元，并通过颗粒单元来构建和设计任意几何性状的试样，颗粒间的相互作用通接触本构关系来实现数边界条的确定试样的干应力平衡状态通过迭代分析进行，直到使数值试样的宏观力学特性3、颗粒流方法的基本假实际工程中大部分大变形都被解释为沿各类软弱面、接触带发生的相粒集合体材料的变形来说，使用这种假设非常恰当。这是因为这些材料的而不是来自于单个颗粒本身的变形。为了获得岩土体的力学特性，可以将其看作由许多小颗粒堆积形成的密实颗粒集合体组成的固体，并通过定义有代表性的测量区域，然后取平均值来近似度量岩土体的应力和应变。的形形外包括代表边界“墙”。颗粒和墙之间通过相互接触处 产生的接触力发生作用，对于每一个颗粒都满足运动方程，而对于墙不满足运动方程，即作用于墙上的接触力不会影响墙的运动。墙的运动是通过人为给定速度，并且不受作用在其上的接触力的影响。同样，两个墙之间也不会产生接触力所以颗粒流程序只存颗粒-颗粒接触模型和颗粒-墙接触模型。4、颗粒流方法的整颗粒单元直径，可以调节孔隙率，通过jset命令可以模拟岩体 PFC点1、它有潜在的高效率。因为圆形物体间的接触探测比角2、对可以模拟的位移大小实质上没有限制3、由于它们是由粘结的粒子组成，采用其模拟时块体单元可以破裂，而UDEC3DEC模拟的块体不能破裂4、PFC与DEM(离散单元法)法一样，是按时步显式所有矩阵不需要存贮，所以大量的颗粒单元仅需适中的计算机内存能自动模拟介质基本特性随应力环境的变化能实现岩土体对历史应力一应变特性的模反映剪胀及其对历史应力等的依赖性自动反映介质的连续非线性应力一应变关系屈服强度和此后的应变软化或硬化过程描述中间应力增大时介质特性的脆性一塑性转化能反映应力一应变路径引起的刚度和强度的各向异性问题(11)介质破裂时声能的自然扩散过程最关键的优当是连续的，而不能出现或的现象)，本构方程即 Fi/m MiFnn KsΔUs(tt)(ti(tt/iiDmDnDs

βknβKPFC以介质结构为基本单元(颗粒和接触)、从介质结构PFC与常规数值方法差1、模型介质的宏观基本物理力学特征不可能通过直接赋值的形式实2、介质的初始条件如地应力场条件会影响介质的结构特征3、介质的力学特性取决于介 粒子的结构和接触特征4、构建PFC模型和进行相应的运算准备工作必须使用PFC的二次开发能FLAC和UDEC程序那样直截了当。（微观参数选取 然而，给出一些准则应该有助于模型与原型的匹配，如哪些因素对力学行为的某些方面产生影响，哪些将不产生影响。应该 ，由于受现有知识的限制，这样的模拟很难。然而，PF伤力学，可以获得一些基本认识。PFC模型中为了保证数据长期不漂移 精度数 Generalwaytospecifyclumpshape(andvolume,ifnecessary)CLUMPTEMPLATEmakepeanutradii1.00.50.5pos(0,0)(-1,0) 包含功能强大的内嵌式程序语言FIS，允许用户定义新的变量和函数使数值模型适合用户的特殊需求。例如，用户可以定义特殊材料的模型和性质、加载方式、实验条件的伺服控制、模拟的顺序以及绘图和打印用户定义的变量等。5、可选特热学分流体分并行处理技能写用户定义接触模用户写C++程序的C++编程流体分析选热学选用来模拟材料内热量的瞬间流动和热诱导位移和力的顺序发展。热学模可以独立运行或耦合到力学模型。通过修改粒子半径和平行粘结承受的力产生热应变来解释粒子和粘结材料的受热用户定义的接触本构模可以用C++语言来编写，并编译成动态库文件，一旦需要就可以加载并行处理技允许将一个PFC2D模型分成几个部分，每个部分可以在单独的处理器上平行运行。与一个PFC2D模型在一个处理器上运行相比，平行处理在内存容量和计算速度方面得到大大提高。6、应用领预测，也可用于在原始资料详细情况下的实际模拟。PFC模透到了岩土工程的所有领域:巷道支护;边坡工程;开采;土力学研究堆积、装填和颗粒流动研究土动力学研PFC可以模拟颗粒间的相互作用问题、大变形问题、断裂问题等，如由粘结粒子组成物体的碰撞及其动态破坏梁结构的响应及垮塌固体的基本特性研究，如累积破坏、断裂7、求解步定义模拟对制即可，对所模拟问题影响不大的特性可以忽略建立力学模型的基构造并运行简化模(例如所选的接触类型是否有代表性、边界条模型结果的影响程度等)，还需将第二步加以修改模拟实际工程问题需要大量简化模型运行的结果，于地质力学来说几何特性，如开挖酮室的形状、地形地貌、坝形状、岩土结构等因为一些实际工程性质的不确定性(特别是应力状态、变形和强度特性)步简化模型的运行有助于这项选择，从而为更进一步的试验提供资料。在程序中应设有足够的点(如参数变化处、不平衡等)，对中间模拟结果随时作出比较分析，并分析颗粒流动状态。运行计算解释结第二部分有限差分法基础介连续介质三维快速拉格朗日有限差分计算方(FLAC3D)是近20年来逐步成熟完善起来的一种新型程(运动方程)可以写成时间步长为Δt的有限差分形式,由于采用动态应力松弛显式差分求解技术,在某一微小的时段内,作用于该节点的荷载只对周围根据单元节点的速度变化和时段Δt,可求出单元之间的相对位移,,利用单元材料的本构关系即可求出单元应力。在此基础上,求出单元之间的不平衡力将此不平衡力重新作用到节点上,够小或节点位移趋于平衡为止。第三部散元法基础介Cundall在70年代提出以来，在岩石力学、土力学、新兴的非连续体分析方法。离散单元法允许单元间的算速度快，所需空间小，特别适用于节理岩体的大位移，大变形分析。第四部分PFC2D的使2.FISH语言简3.PFC2D分析模型的生成方4.边界条件的设置方5.初始条件的设7.赋予材料属性：相关命令的使用方法介第四部分PFC2D的使8.节理面的生成及属性9.加载方法：主动荷载和荷载10.求解过程：静力求解、动力求11.流体与热分析简介13.常用命令使用方法及相关的重要14.讲述PFC2D工程应用的实 FISH利用SH语言进行编程，应该首先编一些简单的函数，然后仔细检查函数的功能，测试是否有错误。如果没有发现错误，再逐渐增加其功能，增加一项功能检查一下，直至发展到最SH是一种编译型语言，但它没有自己独立的编译器，不象C++或V能够实时全面地检查错误，检查错误的能力很差，因此在使用他们到真实的应用之前，一定要用一些简单的数据（假如可能的话）来检查所有定义的函数。数的格式必须以DEFINE开始，以END结束。函数可FISH也可以用来改进用户写的本构模型，如例DEFPrintdef （PRINTabc），其结果与例1相同：abc=71.在SH的执行过程如下：当在程序命令中使用H符号名时（例如执行RINT符号名），如果符号名也是一个函数名，那么执行这个函数（例如abc）；hh在输入完例2的各行后，如果我们执行命令：PRINThh，此时hh=,因为在这个时候没有执行SH函数，因此hh的初始值为0；我们接着执行RINTabc，结果显示abc=7RINThhhh=22，这是因为abchh被赋值。下面的试验将进一步解释函数与变量之间Itasca软件的ET命令可以H在H中使用的符号无关。下面的例3在例2NEW命令来清除内存中的值，因为我们想继续使用那些值:setabc=0hh=0printhhprintabcprinthh HISTTORYVar。SH命令的功能，标准的格式如下： defsum=prod=loopnsum=sum+prod=prod*printsum,关于LOOP的注意事项1).FISH接受END_LOOP和ENDLOOP的写法但不接受ENDLOOP这样中间有空格的写法，其它类似令有着同样的规则，如END_IF，2).在上面的例子中，如果执行Printn或Print CASEOFexprCasen IFexpr1testexpr2THEN var(expr1,expr2)LOOPWHILEexpr1testexpr2