FLAC3D建模方法

FLAC3D建模方法探讨

摘要：针对flac3d前处理方面的功能不足，本文列举了目前flac3d建模的常用方法以及其建模思路，供需要者参考和选择，具有一定的实用价值。

关键词：flac3d；建模方法

1.引言

随着计算机技术的发展，数值模拟方法已广泛应用于岩土及地下工程的研究和设计中，flac3d是三维快速拉格朗日法(fast lagrangian analysis of continua-3d)的缩写，它是一种基于三维显式有限差分法的数值分析方法，可以模拟岩土或其他材料的三维力学行为[1]。这种分析方法非常适合于模拟大变形问题，尤其在材料的弹塑性分析、大变形分析以及模拟施工过程等领域有其独到的优点，但flac3d非完全可视化的建模方式和网格划分方法过于繁琐，限制了其通用性[2]。

2.建模方法探讨

随着flac3d的应用逐步普遍，出现了flac3d的一些建模的方法，在此列举出来，以供需要者参考和选择。

2.1 flac3d中interface建模方法

interface单元在数字模拟中应用相当广泛，很多数值模拟软件都包含有这种单元。它可以模拟结构的接缝，不同材料、不同块体的接触面，以及岩石的节理面等。

在flac3d中使用interface建模，目前来说基本上有三种方法，

分离法、移动组合法和依次建模法。

分离法的思路是先把块体单元分组建好，然后将界面上两部分的接触网格分离为两部分，最后设置interface单元。

移动组合法的实现步骤是先在不同的位置分别建立两组块体，然后在一个块体的表面建立interface，最后通过移动使两组块体在interface处组合起来。

依次建模法是建立一组块体，然后在其相应表面建立interface，再建立与之接触的另外一组块体。对于复杂的模型，交替建立块体和interface[3]。

2.2 基于midas／gts的flac3d的建模方法

在midas／gts中建立复杂地质模型，可以应用midas／gts内嵌工具地形数据生成器(tgm)，或者从autocad导人线段建模等方法建立模型，图形建模法可以实现“所见即所得”，强大的布尔运算功能及网格划分功能也能使使用者很方便快捷地建立所需要的功能．模型建立完毕，使用菜单导出单元节点信息及节点坐标信息．通过fish语言，将节点信息和单元信息转换为flac3d的command格式。最后应用flac3d内嵌fish语言，将由midas／gts 建立的模型导入flac3d平台，进行赋值及后处理[4]。

2.3 基于ansys软件的flac3d建模方法

利用已有的建模与网格划分功能强大的ansys软件对复杂岩土工程建立相应数值模型(包括网格划分)，根据ansys初始单元体和flac3d初始单元体的关系以及ansys的节点文件(nlist.lis)和单

元文件(elist.lis)的特点，再通过优化算法将ansys数据转化，直接生成flac3d可以识别的单元节点格式文件(*.flac3d)[5]。

2.4 基于surfer平台的flac3d建模方法

autocad生成的地表、基岩等高线(已赋高程)及地形地质图里则包含了地层界面、地质构造的三维坐标信息，用件将这些三维坐标信息提取后输入surfer软件即可生成经过插值后的储存了地层界面信息的*.grid文件，此后将这些经过插值的、网格对应的*.grid 文件另存为*.dat文件即生成网格点对应的各地层界面控制点三维坐标，然后用flac3d里面内嵌的fish语言编辑的简单指令即可生成flac3d可以读取的*.dat三维地质模型文件，然后用call命令读取这些*.dat文件即可生成复杂三维flac3d数值模型[6]。

2.5 应用matlab接口程序建立flac3d模型方法

用一定大小(可根据计算的精确度调整)的方格网覆盖于地形图之上，读出网格点的坐标 (x、y、z)，即拟建山体模型的山顶控制点坐标。将其以一定格式记入数据文件中，如在*.txt文件中输入3列数据，形如“x、y、z”表示控制点坐标，以便matlab读取数据文件将其中包含的数据赋值给指定变量。在matlab环境中，建立一个能包含所有单元节点坐标的数组s(x，y，z)，通过循环和matlab的打印命令生成fish格式的脚本文件。

在建立较为复杂模型时，可以将该模型分成几块，编写不同的脚本文件，在flac3d中用call命令依次调用，完成建模过程[7]。

3.结论

针对flac3d前处理方面的功能不足，列举了目前比较常用的flac3d前期建模方法，供需要者参考和选择，具有一定的实用价值。