PFC2D数值方法pdf
复杂边坡模型生成方法(pfc2d)
复杂边坡模型生成方法-PFC2D目前在国内期刊上尚未发现复杂pfc边坡分析案例，这里的复杂主要倾向于模型本身的复杂程度，如岩质边坡复杂地质构造特征。
在以往的pfc学习过程中，曾就层状岩质边坡pfc模型的建立作过一些方法学习，但尚且是处于方法的可行性论证阶段，尽管如此，还是尝试把一些实现想法和坛友们做些说明，希望感兴趣的朋友们在旁观的同时，也作些思考，如果能提出些复杂颗粒模型建立的改进建议或者是有过这方面的经验与大伙分享，那首先谢过。
复杂颗粒模型的建立方法，我的理解不外乎两种方式;1. 膨胀法：那层状边坡模型来说，首先将每个岩性分层通过wall对象分割开，然后对每个分层区域看做为独立对象，并这些独立区域进行颗粒充填，待每个分层充填完后，对模型执行迭代，最终使得颗粒膨胀、挤密压实，当然如果再使用锁固力控制颗粒体状态自然再好不过，最后的操作只需要把岩性分层间的wall删除即可；2. 投掷法：即逐个对每个分层区域进行颗粒充填，这种方法有个要求，即事先需要假定每个区域的孔隙率，就此作为投掷颗粒的终止准则，一旦孔隙率标准达到后，之后的操作就与第一种方法一致了。
在具体模型构建过程中，曾就第一种方法进行了尝试，模型最终效果见附图，就其中的实现细节而言，个人也难于将其一并通过文字表达出来，感兴趣的朋友们如果有疑问的话，欢迎就这些实现细节做讨论。
newset randomset disk onmacro wall_s_stiff '1e30'macro wall_n_stiff '1e30';*******************************************************************;* 通过ball命令建立地层的方法*;* 采用这种方法建立地层,需要将地层边界点按逆时针顺序赋予数组：*;* poly_x、poly_y，随机函数建立ball中心点，判定该点是否在地层边界* ;* 内，在内部则生成粒子。
PFC2d建模及几种方法简介
1.1规律排列颗粒流
New def hex xc = x0 yc = y0 rc = radius idc = id_start r2 = 2.0 * radius yinc = radius * sqrt(3.0) loop row (1,n_row) loop col (1,n_col) command ball id=idc x=xc y=yc rad=rc end_command idc = idc + 1 xc = xc + r2 end_loop
PFC中的颗粒为刚性体，但在力学关系上允许重叠， 以模拟颗粒之间的接触力。颗粒之间的力学关系非 常简单，即牛顿第二定律。颗粒之间的接触破坏可 以为剪切和张开两种形式，当介质中颗粒间的接触 关系（如断开）发生变化时，介质的宏观力学特性 受到影响，随着发生破坏的接触数量增多，介质宏 观力学特性可以经历从峰前线性到峰后非线性的转 化，即介质内颗粒接触状态的变化决定了介质的本 构关系。因此，在PFC计算中不需要给材料定义宏观 本构关系和对应的参数，这些传统的力学特性和参 数通过程序自动获得，而定义它们的是颗粒和水泥 的几何和力学参数，如颗粒级配、刚度、摩擦力、 粘结介质强度等微力学参数。
2、基本假设
1)颗粒单元为刚性体; 2)接触发生在很小的范围内，即点接触; 3)接触特性为柔性接触，接触处允许有一定的“重叠”量; 4) “重叠”量的大小与接触力有关，与颗粒大小相比，“ 重叠”量很小; 5)接触处有特殊的连接强度; 6)颗粒单元为圆盘形(或球形)。
3、优缺点
优点：第一、它有潜在的高效率。因为圆形物体间的接 触探测比角状物体间的更简单。
2)建立力学模型的基本概念 首先对分析对象在一定初始特性形成初步概念。 为此，应先提出一些问Байду номын сангаас，如系统是否将变为
2024年PFC2D培训课件
PFC2D培训课件一、引言PFC2D是一款功能强大的二维颗粒流模拟软件，广泛应用于岩土工程、矿业工程、土木工程等领域。
为了帮助用户更好地了解和应用PFC2D软件，本课件将详细介绍PFC2D的基本原理、操作流程、模型构建、参数设置、模拟分析等方面的内容。
通过本课件的学习，用户将能够熟练掌握PFC2D软件的使用方法，为实际工程问题提供有效的数值模拟解决方案。
二、PFC2D基本原理PFC2D基于颗粒流理论，通过模拟颗粒之间的相互作用和运动规律，实现对岩土体等颗粒材料的力学行为的数值模拟。
在PFC2D 中，颗粒被视为具有一定半径和质量的小球，颗粒之间的相互作用通过接触模型来描述。
接触模型包括弹性模型、粘弹性模型、粘塑性模型等，可以模拟颗粒之间的弹性变形、滑动、粘结和断裂等力学行为。
通过计算颗粒之间的接触力、位移和速度等参数，PFC2D 能够模拟颗粒材料的应力应变关系、破坏过程和稳定性分析等。
三、PFC2D操作流程1.创建项目：打开PFC2D软件，创建一个新的项目，设置模拟的边界条件和计算参数。
2.构建模型：通过绘制颗粒、设置颗粒属性、创建边界和加载条件等操作，构建模拟模型。
3.设置参数：根据实际工程问题，设置颗粒的物理参数、接触模型参数和计算控制参数等。
4.运行模拟：启动模拟计算，观察颗粒的运动和相互作用过程，记录计算结果。
5.分析结果：对模拟结果进行分析，提取应力应变数据、颗粒位移、速度等参数，进行后处理和可视化分析。
四、PFC2D模型构建1.创建颗粒：通过指定颗粒的位置、半径和质量等参数，创建颗粒模型。
可以使用绘图工具手动绘制颗粒，也可以通过导入CAD 文件等方式自动颗粒。
2.设置颗粒属性：根据实际工程问题，设置颗粒的物理参数，如密度、弹性模量、泊松比等。
3.创建边界：根据模拟问题的需求，创建边界条件，如固定边界、滑动边界、自由边界等。
4.加载条件：根据实际工程情况，设置加载条件，如施加力、位移、速度等。
低贫化放矿的PFC2D数值模拟
石 品位 达 到预期 品位 时就 停止 放矿 。该方 式在 理论
高、 成本低等众多优点 ， 从上世纪 ６ ０年代开始迅速
该 采矿 方法 是在 覆 岩下 放 矿 ， 回采 时 矿 石 损失 和贫 化 较大 。为 此 ， 专 家 学 者 提 出 了许 多 改 进 方案 和设 想， 包括 结构 形式 、 结 构 参 数 以及 放 矿方 式 等 ， 有 效
Ｐ Ｆ Ｃ叫，ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｒ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｗ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｏ ｃ ｋ ｍｉ ｘ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｇ ａ ｒ ｄ ｅ ｄ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ｅ ｓ Ｓ Ｏ ａ ｓ ｔ ｏ
改 善矿 石损 失贫 化 … 。
Ｐ Ｆ Ｃ （ Ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｆ ｌ ｏ ｗ Ｃ ｏ ｄ ｅ ｉ ｎ ２ Ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ） 是 基
上存在着一定的缺陷 ， 因而造成 了不可避免的矿石
（ ２ ） 低贫 化放 矿 法 。在 放矿 过 程 中当 出现废 石 时就不 再放 矿 ， 基本 上每个 步距 放 出的都 是纯矿 石 ， 残 留在 采场 内的矿 石 将会 在 下 一 个 步距 放 出 ， 这 种
Ｓｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ． ５３ ９ Ｍａ ｒ ｃ ｈ． ２ ０１ ４
离散元软件PFC2D学习问题总结
macro ’wall_fric’ ’0.5’ wall id 4 wall_props node pt1 pt2 ;bottom
new
gen id 1 400 x 0 5 y 0 5 rad 0.05 0.05 ini rad mul 1.4 ；定义一组范围的球体，名为Tunnel group Tunnel range x 1.5 3.5 y 0 5 plot create the_view plot add ball yellow plot show
pause
；删除先前定义的组
delete ball range group Tunnel
；只产生一个球，半径是必需的，如果ID未指定，则自动赋一个比现在ID大的数，如果x与y未指 定，则在坐标原点，指定参数hertz后，则质点将服从Hertz-Mindlin contact而不是默认的Linear law ，指定该法则后，则弹性体必需给出其属性，通过PROPERTY给出。产生的该质点可以与其它质 点重叠，而不像GENERATE命令，当执行循环后，重叠的质点将产生排斥力，除非给定边界限制 。
PFC2D学习初期总结[geotechman]
欢迎您： HBT2008 隐身 | 我的主页 | 控制面板 | 搜索 | 风格 | 展区 | 插件 | 退出 geotechman → 数值模拟 → PFC2D → PFC2D学习初期总结
左栏 右栏 我的收件箱 (1)
主题：PFC2D学习初期总结
总数 19 1 2 下一页 1 << 上一主题 下一主题 >> 共有2492人关注过本帖 树形 打印 收藏 修复 推荐
PFC2D学习初期总结[geotechman]
add ball lblue add wall black add axes brown show ；建立视点Footing2 create Footing2
pfc2d应用的数学物理方程
pfc2d应用的数学物理方程在岩土工程领域中，PFC2D是一种常用的数值模拟软件，广泛应用于研究地质材料的力学行为。
该软件基于物理仿真和离散元素方法，可以模拟土体的变形、破坏过程，研究土体在不同荷载下的力学性能。
PFC2D应用的数学物理方程涵盖了岩土材料的弹性、塑性、断裂等力学特性，为工程实践提供了重要的参考依据。
在PFC2D的数学物理方程中，最基础的是牛顿第二定律，即质点受力平衡的公式。
在离散元素方法中，将土体看作由许多小块组成的离散粒子，每个粒子具有质量、速度和受力情况。
通过在时刻t的位移、速度和加速度之间建立数学关系，可以得到每个粒子的受力情况，进而推导出整体土体的受力、变形情况。
除了牛顿第二定律，PFC2D应用的数学物理方程中还包括了岩土材料的本构关系。
在实际工程中，土体的力学性质常常是非线性的，包括弹性阶段、塑性阶段和破裂阶段。
通过对土体材料的本构关系进行建模，可以准确描述土体在不同荷载下的力学特性，为工程设计提供可靠的依据。
在PFC2D的数学物理方程中，还考虑了土体的断裂过程。
土体的断裂是岩土工程中一个重要的问题，直接影响工程结构的安全性。
通过模拟土体的断裂过程，可以研究土体在不同条件下的破坏机制，分析土体的破坏模式和破坏强度，为工程设计提供必要的参考。
除了以上基础的数学物理方程外，PFC2D应用还可以根据具体问题添加更多的物理模型和边界条件。
例如，可以考虑土体与周围环境的相互作用，考虑地下水对土体的影响，考虑温度、湿度等外部因素对土体的影响。
通过综合考虑这些因素，可以更准确地模拟土体的力学行为，为工程实践提供更全面的参考。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，PFC2D应用的数学物理方程在岩土工程领域中具有重要的意义。
通过对土体的力学性质进行建模和仿真，可以更好地理解土体的行为规律，为工程设计和施工提供科学依据。
随着计算机技术的不断发展，PFC2D在岩土工程领域的应用将更加广泛，为岩土工程领域的进步和发展做出更大的贡献。
PFC2D培训课件
工具栏介绍
新建按钮
用于创建新的模型
保存按钮
用于保存当前模型
打开按钮
用于打开已有的模型
导出按钮
用于导出当前模型到其他格式
控制面板介绍
状态栏
显示当前软件的状态信息，如当前操作和光标位置等
命令行
用于输入命令和参数，并实时提供命令提示和帮助
03
pfc2d核心功能
模型建立
软件安装与启动
介绍PFC2D软件的下载、安装 和启动流程，以及软件界面概
览。
创建新模型
引导学员如何创建一个新的模 型，包括选择模型尺寸、定义
边界条件等。
模型导入与导出
介绍如何将现有模型导入到软 件中以及如何将模拟结果导出
以进行进一步分析。
模拟设置
01
02
03
控制方程设置
详细解释PFC2D中控制 方程的意义以及如何设置 。
材料属性设置
介绍如何在模拟中设置材 料的属性，如密度、粘度 等。
方式。
结果分析工具
PFC2D软件自带多种结果分析 工具，包括应力云图、位移云 图、应变云图等，用户可根据
需要选择分析工具。
结果后处理
对于输出的结果，用户可以进 行后处理，包括数据平滑、结 果优化等，以得到更精确的结
果。
05
pfc2d案例教程
案例一：基本模型模拟
01
02
03
模型描述
介绍PFC2D软件的基本 原理和特点，通过一个简 单的流体流动案例展示 PFC2D的使用方法。
模拟过程
详细讲解模型的创建、网 格划分、边界条件设置、 求解器选择等基本操作步 骤。
结果展示
展示模拟结果，包括速度 、压力、湍流等物理量的 分布情况和趋势。
PFC2D培训课件免费阅读
PFC2D软件发展趋势预测
功能增强
随着计算机技术的不断发展，PFC2D软件将不断完善和增强其功能 ，提高计算效率和精度。
应用领域拓展
PFC2D软件在岩土工程、地质工程等领域的应用将不断拓展，同时 也有望进入新的领域。
与其他软件的集成
05
求解过程控制及结果输出
求解器类型选择及参数设置
求解器类型
根据问题类型和规模选择合适的求解 器，如线性求解器、非线性求解器等 。
参数设置
针对选定的求解器，设置合适的参数 ，如迭代次数、收敛精度、步长等， 以控制求解过程的效率和准确性。
求解过程监控技巧
进度监控
实时查看求解过程的进度，了解当前迭代次数、残差等信息，以便及时发现问 题并调整参数。
可视化工具
利用可视化工具对求解过程进行实时监控，直观地展示迭代过程中的变量变化 、收敛情况等。
结果输出格式与查看方法
结果输出格式
根据实际需求选择合适的结果输出格式，如文本、图表、数 据库等。
查看方法
通过相应的工具或软件查看结果，如文本编辑器、数据分析 软件等。同时，可以对结果进行后处理和分析，以便更好地 理解和应用求解结果。
颗粒材料力学
阐述PFC2D在颗粒材料力学 研究中的应用，如颗粒破碎、 流动和混合等过程的模拟。
工程设计
探讨PFC2D在工程设计中的 应用，如建筑结构优化、施工
过程模拟等。
案例分析
提供具体的PFC2D应用案例 ，包括问题描述、建模过程、
模拟结果分析和结论等。
02
PFC2D软件基本操作
安装与启动步骤
模型验证
在模型修复完成后，可通过简单的 算例或实验验证模型的正确性和可 靠性，为后续分析和计算奠定基础 。
PFC2d建模及几种方法简介ppt课件
目录
• PFC2d建模概述 • PFC2d建模的基本方法 • PFC2d建模的几种常用方法 • PFC2d建模方法比较与选择 • PFC2d建模实践案例 • PFC2d建模的挑战与未来发展
01
PFC2d建模概述
PFC2d建模的定义
PFC2d（Particle Flow Code in 2 Dimensions）是一种基于离散元方法 的二维颗粒流程序。
未来的发展趋势
高效算法开发
针对PFC2d建模计算量大的问 题，未来将致力于开发更高效 的算法，如并行计算、GPU加
速等。
多物理场耦合
为了更真实地模拟实际问题， PFC2d模型将考虑更多物理场 的耦合效应，如温度场、渗流
场等。
跨尺度模拟方法
为了解决多尺度问题，未来将 发展更有效的跨尺度模拟方法， 如多尺度耦合算法、自适应算
基于数据的建模方法
01
02
03
数据驱动建模
通过收集和分析大量数据， 挖掘数据中的规律和模式， 建立相应的数学模型。
机器学习
利用机器学习算法，从数 据中学习并生成模型，实 现对未知数据的预测和分 类。
深度学习
采用深度学习技术，构建 复杂的神经网络模型，实 现对高维数据的处理和分 析。
基于知识的建模方法
有限元法
基于变分原理的数值方法
每个单元通过节点相互连 接
将连续体离散化为有限个 单元
用于求解复杂结构和场问 题
有限差分法
基于差分原理的数值方 法
用有限的网格节点代替 连续的求解域
01
02
03
将求解域划分为差分网 格
04
适用于求解偏微分方程 和抛物线型方程
PFC2D学习笔记之使用细则
PFC2D术语颗粒：不同特性的颗粒表示紧邻基床面的材料，并沿着节理存在弱面。
墙：模拟边界，刚性光滑实体。
颗粒链：采用一个具有平行粘结的颗粒簇表示。
球：ball可以是球体，也可以是指定厚度的圆盘。
Ball的另一名称即颗粒。
Wall: 有两种墙，标准墙和一般墙。
一般墙在几何形状上和标准墙不同，且一般墙的两边都是激活的。
标准墙是一条或多条线段，并在与颗粒的交界面上任意定义接触特性。
Contact: 球与球或球与墙之间通过点接触相互作用。
接触通过球与球或球与墙的重叠来创建，该重叠与物理变形相对应。
Model boundary: 模型边界。
墙可以用来定义模型边界，或者规定一组球的速度。
CLUSTER：簇，簇内颗粒是粘结在一起的，用来模拟角或块体。
簇与簇之间可以相互作用并近似模拟块体系统的行为。
簇可以表示自然结构，例如块状岩体或任意结构（隧道线或钢筋等）。
簇内颗粒间的粘结可以发生破坏而分离。
聚粒（超级颗粒）：组成聚粒的颗粒彼此间保持固定距离，且不能分开，像一个具有柔性边界的刚体。
DISCONTINUITY：一个间断由块体系统中相互分离的颗粒簇的一个或多个接触组成，并具有不同于颗粒簇内部的接触特性。
间断可以表示岩体中的节理、断层或基岩等。
BOUNDARY CONDITION：边界条件。
INITIAL CONTINUITY: 初始条件。
ID NUMBER: 具有ID号的模型单元有，balls, walls, measurement circles, histories, tables, clumps and plot items. 使用PRINT命令可以得到ID号。
ID号可以由用户指定，也可以有程序自动分配。
RANG：范围，即一个变量的边界。
GROUP: 一组同名的球。
组可以用来限制一些命令仅作用在组内成员上。
CYCLE OR STEP：得到静态解的平衡状态需要经历的计算步数。
Unbalanced force: 不平衡力。
PFC2D双轴压缩试验-程序图
执行 et2_accel_platens，加 速加载板至目标速度值
执行et2_runbiax进行 双轴试验，直至达到 结束条件，如达到设
定的竖向应变
执行et2_gd_biax获 取双轴试验数据： 峰值应力，杨氏模
量，泊松比
调入md.fis,et2.fis, flt.fis,mA-param.dat
调用fill_box, 生成颗粒集合体
执行 et2_prep
调用 et2_setup, 设置试样尺 寸、目标孔 隙率、最大 最小半径
执行et2_plot_assembly 显示颗粒几何体
调用md_ballform 设置颗粒kn，ks
_servo
调用_et2_setgage设置 应变计量器
执行 et2_sample_dimensions
调用et2_wss获取 即时尺寸
SET fishcall 0 et2_strains(计算由测量 圆获得的应变)，并初始
化应变变量
设置历史变量 记录，his id...
执行et2_viewsbiax 绘制 一些变量之间的关系图
执行 tm_assemble_isopack 达到近似无摩擦平衡
调用md_wallkn 设置墙体kn
调用md_ballfric 设置颗粒摩擦系数
调入tA01-param.dat 设置试验具体参数
调入_btw.dvr
调入fishcall.fis, crk.fis
调用et2_wss获取 应力应变
设置伺服et2_servo（计 算墙体1，2，3,4所需施 加的速度）执行条件；
颗粒运动计算开始
执行et2_wallstiff 设置墙体x&y方向kn
执行et2_seatbiax 达到等向围压，开 启x&y方向伺服开关
PFC2D学习笔记之使用细则
PFC2D术语颗粒：不同特性的颗粒表示紧邻基床面的材料，并沿着节理存在弱面。
墙：模拟边界，刚性光滑实体。
颗粒链：采用一个具有平行粘结的颗粒簇表示。
球：ball可以是球体，也可以是指定厚度的圆盘。
Ball的另一名称即颗粒。
Wall: 有两种墙，标准墙和一般墙。
一般墙在几何形状上和标准墙不同，且一般墙的两边都是激活的。
标准墙是一条或多条线段，并在与颗粒的交界面上任意定义接触特性。
Contact: 球与球或球与墙之间通过点接触相互作用。
接触通过球与球或球与墙的重叠来创建，该重叠与物理变形相对应。
Model boundary: 模型边界。
墙可以用来定义模型边界，或者规定一组球的速度。
CLUSTER：簇，簇内颗粒是粘结在一起的，用来模拟角或块体。
簇与簇之间可以相互作用并近似模拟块体系统的行为。
簇可以表示自然结构，例如块状岩体或任意结构（隧道线或钢筋等）。
簇内颗粒间的粘结可以发生破坏而分离。
聚粒（超级颗粒）：组成聚粒的颗粒彼此间保持固定距离，且不能分开，像一个具有柔性边界的刚体。
DISCONTINUITY：一个间断由块体系统中相互分离的颗粒簇的一个或多个接触组成，并具有不同于颗粒簇内部的接触特性。
间断可以表示岩体中的节理、断层或基岩等。
BOUNDARY CONDITION：边界条件。
INITIAL CONTINUITY: 初始条件。
ID NUMBER: 具有ID号的模型单元有，balls, walls, measurement circles, histories, tables, clumps and plot items. 使用PRINT命令可以得到ID号。
ID号可以由用户指定，也可以有程序自动分配。
RANG：范围，即一个变量的边界。
GROUP: 一组同名的球。
组可以用来限制一些命令仅作用在组内成员上。
CYCLE OR STEP：得到静态解的平衡状态需要经历的计算步数。
Unbalanced force: 不平衡力。
PFC2D微观力学离散元分析软件技术参数
基本模块
2
流体分析模块
预购下一版本 V5.0
PFC2D 微观力学离散元分析软件技术参数
PFC2D 微观力学离散元分析软件， 特别用于模拟任意性状、大小的二维圆 盘集合体的运行及其相互作用的强大颗粒分析程序。 除了模拟大体积流动和混合 材料力学研究，程序更适合于描述在固体材料中细观/宏观裂纹扩展、破坏累积 并断裂、破坏冲击和微震响应等高水平课题的深化研究。 微观力学离散元分析软件
1
V 4.0
ITASCA
PFC2D 微观力学离散元分析软件模块技术参数 模块名称 技术参数 PFC2D 核心模块，为程序基本运行平台，可满足 常规分析的需要。主要技术参数如下： 静、动力分析能力； 多款颗粒流方法接触模型，包括 Linear model、Hertz Model、 SDM Model、 SJM Model、 DS Model、 SV Model、 Burger’s Model、HD Model； FishTANK 功能函数库。 流体分析亦可独立运行、或与其他功能模块进行 耦合计算，概括地，流体分析多用于孔隙介质流动问 题、 及其流-固耦合作用相关研究。 主要技术参数如下： 控制方程为 Navier-Stokes 方程，采用 SIMPLE 求解模 式； 解决粘性、或无粘性流体流动问题； 各向同性流体模型； 可执行单一流动、或与力学分析功能共同进行流体-力 耦合分析。 当前 PFC2D 商业化版本为 V4.0，规划下一版本为 V5.0， 当 V5.0 面市后 7 个工作日内， Itasca 有义务主动 联系客户并提供 V5.0 版本升级服务。
PFC2D培训课件
ANSYS是一款广泛用于工程模拟的软件，可以处理多种物理场的耦合问题，如流体、结构、电磁等；而PFC2D主要专注于 流体动力学和结构力学模拟。
界面与操作
ANSYS的界面较为复杂，操作相对繁琐，需要专业的培训和学习才能掌握；而PFC2D界面友好，操作简单易学。
定制化与开放性
ANSYS具有强大的定制化和开放性，可以与其他软件进行高度集成，适用于大型的工业设计和制造；而PFC2D则更注重快 速原型开发和模拟验证。
化工与制药
用于模拟固体颗粒的混 合、输送、反应和分离 过程，优化化学反应和 制药工艺流程。
食品与农业
用于模拟谷物、食品和 饲料颗粒的加工、输送 和储存过程，优化加工 和储运设备的性能。
02
pfc2d使用入门
pfc2d安装与配置
下载与安装
详细介绍PFC2D软件的下载、安装步骤
配置环境
介绍如何设置PFC2D的运行环境，包括内存、硬盘空间等要求
边界层湍流扩散
自己进行实战演练
步骤1
选择合适的模型和参数设置
步骤2
进行模拟计算并输出结果
步骤3
验证结果并进行误差分析
步骤4
根据结果进行优化设计
实战演练注意事项
注意1
选择合适的问题和模型
注意2
参数设置要合理并且要调试
注意3
数据分析和结果解释要准确
THANKS
谢谢您的观看
PFC2D采用离散元方法（DEM）和有限元素方法（FEM）相 结合，能够模拟颗粒和流体的相互作用以及颗粒在流体中的 运动行为。
pfc2d发展历程
PFC2D起源于20世纪90年代， 由美国Pinnacle公司开发。
2000年代初，PFC2D被引入中 国市场，并在多个领域得到了
基于PFC2D的自然崩落法数值模拟
２ ．Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｇｕ ｉ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ，Ｇｕ ｉ ｙ ａ ｎ ｇ ５ ５ ０ ０ ０ ３，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
所 得 结果 可 以 对 矿 山 支 护起 到 指 导 作 用 。
关键 词 ： 自然 崩 落 法 ； 底 部结 构 ； Ｐ Ｆ Ｃ ２ Ｄ； 拉底 ； 放矿 ； 应 力 分 析
中图分类号 ： Ｔ Ｄ ３ １ ３ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ — ４ １ ７ ２ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ — ０ ０ ６ ７ － ０ ６
周 杭 ， 侯 克 鹏 ， 梁 维 ， 谢 晋 谊
（ １ ．昆明理 工大学 国土资源工程 学院 ， 昆明 ６ ５ ０ ０ ９ ３ ； ２ ．贵 州理 工学 院 矿业工程 学院 ， 贵阳 ５ ５ ０ ０ ０ ３ ）
摘 要： 云南普朗铜矿是一个新建的大型铜矿 山， 矿 山设 计 采 用 自然 崩 落 采 矿 法 。 自然 崩 落 法 底 部 结 构 受 力
Hale Waihona Puke 规 律 尚不 明确 ， 为 了 研 究 矿 山 开 采 中底 部 结 构 受 力 变 化 ， 采用 Ｐ Ｆ Ｃ ２ Ｄ数 值 分 析 软 件 ， 针 对 普 朗铜 矿 ３ ７ ２ ０水 平 首 采 区地 质 条 件 及 岩 体 物 理 力 学 参 数 建 立 计 算 模 型并 简 述 了 岩 体 微 观 参 数 与 宏 观 参 数 之 间 的 关 系 。 同 时 模 拟 分 析 三 种 拉 底 宽 度 及 放 矿 过程 中底 部结 构应 力 变 化 规 律 。 结 果 表 明 ： 三种拉底 宽度下 ， 应 力 重 新 分 布 后 应 力 集 中 在 拉 底 推进 线 前 方 ５ Ｏ ～８ ０ ｍ内， 应 力 集 中 区应 加 强 支 护 。 随着 拉 底 宽 度 的增 大 ， 峰值应力随之增大 ， 在４ ５ ｍ 拉 底 宽 度 下 最大应力达 到 ２ ２ ＭＰ ａ 。在 放 矿 时 ， 放 矿漏 斗侧 壁 及 眉 线 处会 产 生 高 动 态 应 力 ， 不 利 于 底 部 结 构 的长 期 服 役 。研 究
pfc2d建模流程
pfc2d建模流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!PFC2D 是一款用于模拟颗粒材料力学行为的二维离散元软件。
以下是使用PFC2D 进行建模的一般流程：1. 问题定义：确定研究的问题和目标。
PFC2d建模及几种方法简介
1.2不规则排列 无规则排列，即：对一个给定空隙率的区域，采用颗粒 来充填其中需要进行填充的空隙，并确保整个模型保持 平衡。对于所能被填充的模型的初始空隙率，是有一个 限制值，不能任意小。对于某些空隙率的模型，颗粒的 填充可以无接触地排列，对于其它情况的空隙率，颗粒 又可以重叠排列。 第一种方法，首先建立封闭区域的边界(简称墙体)，然 后在封闭区域内任意生成一系列无接触的颗粒，最后移 动区域的限制墙体，至所需要的空隙率。这种方法有三 个缺点：1.区域的几何形状改变；2.收敛速度慢；3.最终 的分布趋势是不均匀的
二、 PFC2D计算模型的几种生成方法
1、有两个命令可用于生成颗粒流模型:BALL和GENERATE，其中，BALL命令是生成单个的颗粒，该命令生成 的颗粒可与已存在的颗粒重叠，而GENERATE 可生成一 系列指定数目的颗粒流，该命令生成的颗粒是不允许重叠 的。PFC2D里主要有两种类型的颗粒流：规则排列的和无 规则排列的。 尽管颗粒的排列是随机的，但在颗粒模型生成后，整个模 型的结构特性还是可能会受影响的，比如弱的结构面或各 向异性。对于无规律排列的颗粒流模型，一般不可能去描 述它的初始接触力的量级大小，这必须在后期要经过一个 压缩的过程才可能给予较好的评价。
2、基本假设
1)颗粒单元为刚性体; 2)接触发生在很小的范围内，即点接触; 3)接触特性为柔性接触，接触处允许有一定的“重叠”量; 4) “重叠”量的大小与接触力有关，与颗粒大小相比，“ 重叠”量很小; 5)接触处有特殊的连接强度; 6)颗粒单元为圆盘形(或球形)。
3、优缺点
优点：第一、它有潜在的高效率。因为圆形物体间的接 触探测比角状物体间的更简单。 第二、对可以模拟的位移大小实质上没有限制。 第三、由于它们是由粘结的粒子组成，块体可以破裂 ，不象UDEC和3DEC模拟的块体不能破裂。 缺点是：块体的边界不是平的，用户必须接受不平的 边界以换取PFC2D提供的优点。
PFC初期简单练习程序
PFC简单程序1Pfc2d程序1：用ball生成球;fname: raft.datball rad 0.25 id=1501 x=0.25 y=0.25ball rad 0.25 id=1502 x=0.75 y=0.25ball rad 0.25 id=1503 x=1.25 y=0.25ball rad 0.25 id=1504 x=1.75 y=0.25macro Raft 'id=1501,1504';组群property density 2000 kn=1e9 ks=1e9 range Raft property n_bond 1e10 s_bond 1e10 range Raftproperty pb_rad 1.0 pb_s 1e20 pb_n 1e20 range Raft property pb_kn 1e10 pb_ks 1e10 c_index 1 range Raftini xv 0 range Raftfix x range Raftini yforce -5.0e5 range Raftpl add ball redpl showPfc2d程序2：用generate生成球;fname: gen1.datnewset random;生成随机数macro big 'id 1,20';用macro定义颗粒组macro small 'id 51,100'gen big rad=.6,.6 x=0,10 y=0,10gen small rad=.3,.3 x=0,10 y=0,10change c_index 0 range bigchange c_index 1 range smallplot create fredplot add ball lblue lmagplot show扩展：生成两种不同的球newset random;生成随机数macro big 'id 1,2000';用macro定义颗粒组macro small 'id 5001,10000'gen big rad=.15,.18 x=0,40 y=0,20gen small rad=.02,.03 x=0,40 y=20,50change c_index 0 range bigchange c_index 1 range smallplot create fredplot add ball lblue lmagplot showwall id 1 ks=1e8 kn=1e8 node 0, 0 40, 0 wall id 2 ks=1e8 kn=1e8 node 40,0 40,20wall id 3 ks=1e8 kn=1e8 node 40,20 0,20 wall id 4 ks=1e8 kn=1e8 node 0,20 0,0 wall id 5 ks=1e8 kn=1e8 node 40, 20 40,50 wall id 6 ks=1e8 kn=1e8 node 40, 50 0,50 wall id 7 ks=1e8 kn=1e8 node 0,50 0,20wall id 8 ks=1e8 kn=1e8 node 40,50 40,60 wall id 9 ks=1e8 kn=1e8 node 40,60 0,60 wall id 10 ks=1e8 kn=1e8 node 0,60 0,50 wall id 11 ks=1e8 kn=1e8 node -2,-2 -2,-32 wall id 12 ks=1e8 kn=1e8 node -2,-32 42,-32 wall id 13 ks=1e8 kn=1e8 node 42,-32 42,-2Pfc2d程序3：用wall生成一组墙newdef make_wallscommandwall id=1 nodes=(0, 0) (5, 0)wall id=2 nodes=(5, 0) (5, 3)wall id=3 nodes=(5, 3) (0, 3)wall id=4 nodes=(0, 3) (0, 0) endcommandendmake_wallsplot wall id=on redPfc2d程序4：用wall生成一组墙newwall id 1 ks=1e8 kn=1e8 node 0, 0 10, 0 wall id 2 ks=1e8 kn=1e8 node 10, 0 10,10 wall id 3 ks=1e8 kn=1e8 node 10,10 0,10 wall id 4 ks=1e8 kn=1e8 node 0,10 0,0gen id=1,500 rad=0.12,0.17 x=0,10 y=0,10;生成球prop dens=1000 kn=1e8 ks=1e8;给球赋属性ini rad mul 1.60;初始半径乘以1.6倍cyc 8000;运行8000步plot create the_view ;创建显示框plot add wall black;显示墙为黑色plot add ball yellow;显示球为黄色plot add meas blue;显示测量圈为蓝色plot show;显示measure id 1 x 5 y 5 rad 2.5;测量圈1以（5,5）为中心半径为2.5 print measure 1 ;打印测量圈1这里解释一下，这里测量的是孔隙率，滑动摩擦系数，应力和应变Pfc2d程序5：扩展墙与修改墙的刚度;fname: biax_1.DAT biaxial samplenewSET random ;生成随机数SET disk on ;二维中生成的圆盘; ----------------------------------------------------def make_walls ; 创建扩展的墙壁extend = 1.0;扩展系数_x0 = -extend*width_y0 = 0.0_x1 = width*(1.0 + extend)_y1 = 0.0commandwall id=1 kn=w_stiff nodes (_x0,_y0) (_x1,_y1)end_command_x0 = width_y0 = -extend*height_x1 = width_y1 = height*(1.0 + extend)commandwall id=2 kn=w_stiff nodes (_x0,_y0) (_x1,_y1)end_command_x0 = width*(1.0 + extend)_y0 = height_x1 = -extend*width_y1 = heightcommandwall id=3 kn=w_stiff nodes (_x0,_y0) (_x1,_y1)end_command_x0 = 0.0_y0 = height*(1.0 + extend)_x1 = 0.0_y1 = -extend*heightcommandwall id=4 kn=w_stiff nodes (_x0,_y0) (_x1,_y1)end_commandenddef assemble ; assemble samples_stiff = 0.0 ; 初始刚度n_stiff = 5e8 ;法向刚度w_stiff = 5e8;墙的法向刚度tot_vol = height * width * 1.0;总体积rbar = 0.5 * (rlo + rhi);num = int((1.0 - poros) * tot_vol / (pi * rbar^2)) ;产生的颗粒数目mult = 1.6 ; initial radius multiplication factorrlo_0 = rlo / multrhi_0 = rhi / multmake_walls ;运行前面的墙命令commandgen id=1,num rad=rlo_0,rhi_0 x=0,width y=0,heightprop dens=1000 ks=s_stiff kn=n_stiffend_commandii = out(string(num)+' particles were created') ;输出字符串sum = 0.0 ; get actual porositybp = ball_headloop while bp # nullsum = sum + pi * b_rad(bp)^2bp = b_next(bp)end_looppmeas = 1.0 - sum / tot_vol ;最终孔隙率mult = sqrt((1.0 - poros) / (1.0 - pmeas))commandini rad mul multcycle 1000prop ks=5e8 fric 0.25cycle 250end_commandend; ----------------------------------------------------def cws ;改变侧壁刚度commandwall id 2 kn=w_stiffwall id 4 kn=w_stiffend_commandend; ----------------------------------------------------macro zero 'ini xvel 0 yvel 0 spin 0'SET height=12.0 width=6.0 rlo=0.075 rhi=0.100 poros=0.14assembleSET w_stiff= 5e7 ; make lateral wall stiffness=1/10 of ball stiffnesscwscyc 500zeroplot create assemblyplot add ball lorange wall blacksave bt_ass.SAVreturn;可以生成节理Jset id=2 dip=0 origin=(3.0,2.0) number=2 spacing=5.0plot add contact red range jset 2Plot showPfc2d程序6：塌落隧道;fname: tun1.DATnew ; clear program state to begin new problemset random ; reset random-number generatorset disk on ; treat balls as disks of unit thickness set hist_rep 5;每5步记录一次wall id=1 kn=1e8 ks=1e8 node 0 -5 10 -5wall id=2 kn=1e8 ks=1e8 node 10 -5 10 0wall id=3 kn=1e8 ks=1e8 node 10 0 0 0wall id=4 kn=1e8 ks=1e8 node 0 0 0 -5gen id 1 500 rad 0.08 0.13 x 0 10 y -5 -0.5property density 2000 kn 1e8 ks 1e8ini rad mul 1.50;颗粒初始半径乘以1.5hist diag muf;记录不平衡力hist diag mcfhist ball yvel id 442;记录442球y方向的速度hist ball ypos 3 0;记录y方向位置在（3,0）附近set dt dscale;设计时步cycle 3500set grav 0 -9.81prop fric 1.0cycle 2500print info;pl create Modelpl set cap size 25pl add ball yellowpl add wall blackpl add cfor blackplot showplot current 0plot hist 1pauseplot hist 1 2 begin 3000pauseplot hist 3pauseplot hist 4pausesave tun1.sav;------------;fname: tun2.datrest tun1.sav;恢复tun1.savprop s_bond=2e5 n_bond=2e5 ; add contact bonds; delete top wall and add footing raft made of balls del wall 3call raft.datset dt auto ; turn off density scalingprop xdisp 0.0 ydisp 0.0 ; set displacements to zero hist resethist diag mufhist diag mcfhist ball ypos id 1501hist ball yvel id 1501solveplot current 0plot hist 3 ymin -0.02pauseplot create disp_viewplot add wall blackplot add disp blackplot showpauseplot show modelsave tun2.sav;-------;fname: tun3_unl.DATrest tun2.sav;excavate tunnel beneath and to right of footing macro Hole ’circle center 3 -2.5 rad 1.3’del ball range Holeprop xdisp 0.0 ydisp 0.0 ; set displacements to zero cycle 8000plot show disp_viewpauseplot show modelpausesave tun3_unl.sav生成边界的命令流☐Wall type cylinder end1 0 0 0, end2 0 0 1, rad 1,1, id=1, kn=1e6, ks=1e6, fric=0.2 ;生成半径为1的圆柱面；☐☐Wall type cylinder end1 0 0 0, end2 0 0 1, rad 0.0,1, id=1, kn=1e6, ks=1e6, fric=0.2 ;生成底面半径为1的圆锥面；☐☐Wall type cylinder end1 0 0 0, end2 0 0 1, rad 1,2, id=1, kn=1e6, ks=1e6, fric=0.2 ;生成上底面半径1，下底面半径为2的圆台面；☐☐Wall type spiral end1 0 0 0, end2 10 0 0, radin 1 radout 2, pitch=2, id=1, kn=1e6, ks=1e6, fric=0.2；生成5个螺纹的螺旋面；☐☐wall id=5 face (2,1,2) (5,1,2) (5,0,2) (2,0,2)wall id=5 face (5,0,2) (5,1,2) (5,1,5) (5,0,5)wall id=5 face (2,0,5) (5,0,5) (5,1,5) (2,1,5)wall id=5 face (2,1,2) (2,0,2) (2,0,5) (2,1,5)注意：当Generate命令使用no_shadow关键词时，颗粒只会在有效侧与阴影区生成，非阴影区则不能生成颗粒。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•
连续 考虑少量节理 如：有限元 边界元方法
14/160
非连续 有较多的节理 如：离散元法
15/160
细观 颗粒
16/160
提 纲
ITASCA发展历史
ITASCA软件特点
ITASCA软件理论基础
PFC2D入门操作
FLAC/FLAC3D软件
18/160
• 基于 FLAC 连续介质理论的三维分析、试验、和设计软
•
Charles Fairhurst博士，美国工程院院士、瑞典皇家工程院院士，国际著名 岩石力学、采矿工程、核废料隔离处理专家，国际岩石力学学科和国际岩石 力学学会创始人之一，Itasca创始人之一。 Charles Fairhurst博士的职业生涯中获得了无数荣誉和显赫声望，历任国际 岩石力学学会主席和副主席、北美岩石力学学会主席、美国岩石力学学会主 席、美国能源部科技委员会成员，曾获国际岩石力学学会 Leopold Muller奖 、美国岩石力学国家委员会颁发的 “25年杰出成就奖” 、美国地下空间协 会颁发的Pergamon奖章、 AIME杰出成就奖等。
件，被岩土工程、土木工程和采矿工程师广泛用于模拟
FEM理论所不能企及的复杂问题，如：复杂工况问题、 大变形问题、复杂非线性行为和不稳定系统问题（甚至 是大范围屈服/破坏，或坍塌） • FLAC(3D) 已经在工程、咨询、教学和研究中应用了近 十余年，目前持证用户超过 800 个，遍布 50 多个国家， 岩土数值分析的首选工具
离散分析方法与连续介质分析方法比较
离散元方法 (DEM) 许多中离散元求解途径，主要区别 在于. •考虑节理的有限元 连续力学方法
刚体
接触 固体材料 求解 变形体 刚体
•具有界面的有限差分
变形体
静态 动态
•极限平衡方法
离散元定义和离散元程序
离散元 “Discrete Element Method” (DEM) 被定义为：
R.E. Goodman C. Fairhurst N.J. Price J.C. Jaeger P. Hackett N.G.W. Cook E. Hoek A.M. Starfield
Faculty, Rock Mechanics Short Course University of Minnesota (1968)
(also, not pictured: W.F. Brace; T.A. Lang, M.D.G. Salamon)
• Peter Cundall博士，英国皇家工程院院士，FLAC和离 散元法的创始人，世界著名计算岩石力学专家， Itasca系列软件设计总监。 • Peter Cundall博士分别于1966年和1971年获得英国伦敦 帝国理工学院(Imperial College) 电子工程学士和岩石 力学博士学位，曾任Dames & Moore首席工程师， ITASAC咨询公司创始人之一。
功能强大 作为一款岩土工程数值分析首选工具，FLAC3D所具有的突出优势是能为物理不稳 定问题提供稳定解。基于连续性方法理论特点，FLAC3D特别适用于等效均质体系 统静/动态问题求解分析。迄今为止，FLAC3D已经广泛应用于边坡、地下洞室、废 弃料隔离、能源处理、地震/微震解译和深埋地下结构等一系列常规、非常规工程 问题研究。 适用范围广泛 程序并不是为某单一行业领域所设计、定制。源于离散单元法的突出算法优势， FLAC3D被岩土、采矿等一系列领域的科研工作者广泛应用于分析、测试和设计工 作。 方便快捷的使用特征 FLAC3D可运行于所有Windows操作平台，具有命令流和图形用户界面两种操作模 式。程序内置岩土工程领域几乎所有的成熟材料本构模型，辅以静/动态求解模式 和高度友好用户界面，使得数值分析过程异常快捷有效。特别地，FLAC3D植入程 序编译器FISH，极大拓展了用户对分析流程和FLAC3D内核的操控手段。 高度验证和认可 FLAC3D开发成型于1994年，迄今已有10多年的成功应用历史，具有遍布世界范围 内50个国家、超过800个用户的庞大用户群，包括工程师、咨询师和科研工作者。
1.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ允许离散体发生有限位移和转动，包括完全的脱离 2. 计算过程中能够自动识别接触状态的变化
离散元 “Distinct Element Method” 采用显示差分动态解牛顿运动定 律
• 离散元程序采用了高效的求解方法来 侦察接触并对接触进行分类，程序同 时维持数据结构和内存分配，因此来 处理数以万计的接触。 有限元程序模拟非连续体时常采用修 正连续体程序的方式，因此无法以接 触间相互作用为主体的问题（如大量 相交节理），当接触状态不断更新时 ，计算效率可能受到很大影响。
•
离散单元法发展历史
离散单元法发展历史
1994年应项目咨 询需求推出PFC 系列软件
离散分析方法比较
离散分析方法比较
Peter Cundall和Roger Hart于1992年对世界上的主要非连续力学数值计算方 法和程序进行了汇总，并分成如下几类： •离散元(Distinct)方法：显示差分求解，块体可以是刚体也可以是变形体，接触面 可以变形，代表性程序包括TRUBAL、UDEC、3DEC、DIBS、3DSHEAR、和PFC； •Modal方法：当块体为刚体时与离散元相似，当块体为变形体时二者之间存在差 别，与离散元相比，Modal方法更适合于散粒体问题，但在动力条件下存在缺陷， 代表性软件为CICE； •非连续变形分析（DDA）：认为接触面为刚性，块体可以为刚性体也可以是变形 体，由于求解方法的不同，不允许接触面发生压缩嵌入，代表性程序为DDA； •动量转化法：假设接触面和块体均为刚形体，当块体发生接触碰撞时，动量在相 互接触的块体之间发生转化，可以模拟接触面的摩擦行为； •极限平衡法：多用于边坡和浅埋地下工程，与离散元（Discrete）方法相比，这 类方法多采用矢量分析的方式，多忽略了块体运动和块体系统内接触状态变化以 后力学关系的改变，即不考虑应力重分布。通畅情况下块体都被认为是刚体，块 体理论、矢量稳定分析都属于这类方法。
ITASCA系列软件培训
PFC2D数值模拟方法
提 纲
ITASCA发展历史
ITASCA软件特点
ITASCA软件理论基础
PFC2D入门操作
提 纲
ITASCA发展历史
ITASCA软件特点
ITASCA软件理论基础
PFC2D入门操作
“For the first time in my
career of over 40 years, I have seen that we now have the tools to address the essential problems of rock mechanics/rock engineering” Professor Evert Hoek Personal comment to C. Fairhurst – visit to Itasca. March 2008