FLAC3D岩土软件-本构模型
2024flac3d入门指南
flac3d入门指南•软件介绍与安装•界面操作与基本功能•初级实例分析：简单模型模拟•中级实例分析：复杂模型模拟目•高级功能应用与技巧•工程案例分析与实战演练录01软件介绍与安装FLAC3D概述FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis ofContinua in3Dimensions）是一款用于模拟三维连续介质力学行为的有限差分软件。
它基于显式拉格朗日算法和混合离散化技术，适用于分析复杂地质和岩土工程问题。
FLAC3D广泛应用于边坡稳定、地下工程、隧道开挖、地震工程等领域。
A BC D软件特点与优势显式算法采用显式有限差分法，无需迭代求解，计算效率高。
强大的后处理提供丰富的后处理功能，如等值线、矢量图、动画等，方便用户分析和展示模拟结果。
真实模拟能够模拟复杂的材料本构关系、节理、断层等地质结构，实现真实世界的准确模拟。
开放性支持用户自定义本构模型、边界条件等，方便用户进行二次开发和扩展。
1 2 3安装步骤1. 下载FLAC3D安装包，并解压到指定目录。
2. 运行安装程序，按照提示完成安装过程。
3. 配置环境变量，将FLAC3D的安装路径添加到系统环境变量中。
4. 启动FLAC3D软件，进行初步设置和配置。
01注意事项02确保计算机满足FLAC3D的系统要求，如操作系统、内存、硬盘空间等。
03在安装过程中，选择合适的安装选项和配置，以满足个人或团队的需求。
04在使用FLAC3D前，建议仔细阅读用户手册和相关教程，以充分了解软件的功能和操作方法。
02界面操作与基本功能启动界面及工具栏介绍启动界面展示软件LOGO、版本信息以及最近打开的文件列表。
工具栏包含文件操作、模型操作、视图操作、分析设置等常用工具按钮。
菜单栏提供详细的软件功能选项，包括模型、网格、材料、边界条件、分析等。
通过绘制点、线、面等基本元素构建三维模型。
模型建立网格划分几何体素导入对模型进行离散化，生成有限元网格，可设置网格密度和类型。
FLAC3D知识介绍
FLAC 3D基础知识介绍一、概述FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continua）由美国Itasca公司开发的。
目前，FLAC有二维和三维计算程序两个版本，二维计算程序V3.0以前的为DOS版本，V2.5版本仅仅能够使用计算机的基本内存64K），所以，程序求解的最大结点数仅限于2000个以内。
1995年，FLAC2D已升级为V3.3的版本，其程序能够使用护展内存。
因此，大大发护展了计算规模。
FLAC3D是一个三维有限差分程序，目前已发展到V3.0版本。
FLAC3D的输入和一般的数值分析程序不同，它可以用交互的方式，从键盘输入各种命令，也可以写成命令（集）文件，类似于批处理，由文件来驱动。
因此，采用FLAC程序进行计算，必须了解各种命令关键词的功能，然后，按照计算顺序，将命令按先后，依次排列，形成可以完成一定计算任务的命令文件。
FLAC3D是二维的有限差分程序FLAC2D的护展，能够进行土质、岩石和其它材料的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析。
调整三维网格中的多面体单元来拟合实际的结构。
单元材料可采用线性或非线性本构模型，在外力作用下，当材料发生屈服流动后，网格能够相应发生变形和移动（大变形模式）。
FLAC3D 采用的显式拉格朗日算法和混合-离散分区技术，能够非常准确的模拟材料的塑性破坏和流动。
由于无须形成刚度矩阵，因此，基于较小内存空间就能够求解大范围的三维问题。
三维快速拉格朗日法是一种基于三维显式有限差分法的数值分析方法，它可以模拟岩土或其他材料的三维力学行为。
三维快速拉格朗日分析将计算区域划分为若干四面体单元，每个单元在给定的边界条件下遵循指定的线性或非线性本构关系，如果单元应力使得材料屈服或产生塑性流动，则单元网格可以随着材料的变形而变形，这就是所谓的拉格朗日算法，这种算法非常适合于模拟大变形问题。
三维快速拉格朗日分析采用了显式有限差分格式来求解场的控制微分方程，并应用了混合单元离散模型，可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形，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。
FLAC3D简介(word文档良心出品)
1.FLAC3D知识基本介绍SimWe岩土工程结构的数值解是建立在满足基本方程（平衡方程、几何方程、本构方程）和边界条件下推导的。
由于基本方程和边界条件多以微分方程的形式出现，因此，将基本方程近假发改用差分方程（代数方程）表示，把求解微分方程的问题改换成求解代数方程的问题，这就是所谓的差分法。
差分法由来已久，但差分法需要求解高阶代数方程组，只有在计算机的出现，才使该法得以实施和发展。
FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua）由美国Itasca公司开发的。
目前，FLAC 有二维和三维计算程序两个版本，二维计算程序V3.0以前的为DOS版本，V2.5版本仅仅能够使用计算机的基本内存（64K），所以，程序求解的最大结点数仅限于2000个以内。
1995年，FLAC2D已升级为V3.3的版本，其程序能够使用护展内存。
因此，大大发护展了计算规模。
FLAC3D是一个三维有限差分程序，目前已发展到V2.1版本。
FLAC3D的输入和一般的数值分析程序不同，它可以用交互的方式，从键盘输入各种命令，也可以写成命令（集）文件，类似于批处理，由文件来驱动。
因此，采用FLAC程序进行计算，必须了解各种命令关键词的功能，然后，按照计算顺序，将命令按先后，依次排列，形成可以完成一定计算任务的命令文件。
FLAC3D是二维的有限差分程序FLAC2D的护展，能够进行土质、岩石和其它材料的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析。
调整三维网格中的多面体单元来拟合实际的结构。
单元材料可采用线性或非线性本构模型，在外力作用下，当材料发生屈服流动后，网格能够相应发变形和移动（大变形模式）。
FLAC3D采用的显式拉格朗日算法和混合-离散分区技术能够非常准确发模拟材料的塑性破坏和流动。
由于无须形成刚度矩阵，因此，基于较小内存空间就能够求解大范围的三维问题。
FLAC3D采用ANSI C++语言编写的。
FLAC3D有以下几个优点：1 对模拟塑性破坏和塑性流动采用的是“混合离散法“。
FLAC3D知识介绍
FLAC 3D基础知识介绍一、概述FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continua）由美国Itasca公司开发的。
目前，FLAC有二维和三维计算程序两个版本，二维计算程序V3.0以前的为DOS版本，V2.5版本仅仅能够使用计算机的基本内存64K），所以，程序求解的最大结点数仅限于2000个以内。
1995年，FLAC2D已升级为V3.3的版本，其程序能够使用护展内存。
因此，大大发护展了计算规模。
FLAC3D是一个三维有限差分程序，目前已发展到V3.0版本。
FLAC3D的输入和一般的数值分析程序不同，它可以用交互的方式，从键盘输入各种命令，也可以写成命令（集）文件，类似于批处理，由文件来驱动。
因此，采用FLAC程序进行计算，必须了解各种命令关键词的功能，然后，按照计算顺序，将命令按先后，依次排列，形成可以完成一定计算任务的命令文件。
FLAC3D是二维的有限差分程序FLAC2D的护展，能够进行土质、岩石和其它材料的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析。
调整三维网格中的多面体单元来拟合实际的结构。
单元材料可采用线性或非线性本构模型，在外力作用下，当材料发生屈服流动后，网格能够相应发生变形和移动（大变形模式）。
FLAC3D采用的显式拉格朗日算法和混合-离散分区技术，能够非常准确的模拟材料的塑性破坏和流动。
由于无须形成刚度矩阵，因此，基于较小内存空间就能够求解大范围的三维问题。
三维快速拉格朗日法是一种基于三维显式有限差分法的数值分析方法，它可以模拟岩土或其他材料的三维力学行为。
三维快速拉格朗日分析将计算区域划分为若干四面体单元，每个单元在给定的边界条件下遵循指定的线性或非线性本构关系，如果单元应力使得材料屈服或产生塑性流动，则单元网格可以随着材料的变形而变形，这就是所谓的拉格朗日算法，这种算法非常适合于模拟大变形问题。
三维快速拉格朗日分析采用了显式有限差分格式来求解场的控制微分方程，并应用了混合单元离散模型，可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形，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。
硬化土本构模型在FLAC_3D_中的开发及应用_王春波
软件中的差分格式，编制相应的开发流
程，实现了二次开发。
第 33 卷
第1期
王春波等：硬化土本构模型在 FLAC3D 中的开发及应用
• 201 •
坏比 Rf 取值(默认为 0.9)可求得极限偏应力 qa 。 当 q ≥ qf 时，土体进入塑性阶段，产生塑性变
形，随着硬化参数的变化，HS 模型屈服面也在不 断的变化。 (1) 屈服函数 HS 模型为双屈服函数，包括剪切屈服和帽盖 屈服函数，其屈服面[13]如图 1 所示。
3D
[9]
式中： E50 为加载模量； ref 为相关应力，一般取
ref 100 kPa； E50 为相关应力 ref 时的加载模量； 3 为 为土体内摩擦角；m 小主应力；c 为土体黏聚力；
为幂指数；qa 为极限偏应力，qa ( 1 3 )ult 。 设 Rf 为破坏比，且 Rf ( 1 3 )f /( 1 3 )ult qf / qa (下 标“utl”表示极限，“f”表示破坏)，通过设定破
DEVELOPMENT AND APPLICATION OF HARDENING SOIL CONSTITUTIVE MODEL IN FLAC3D
WANG Chunbo1 2，DING Wenqi1 2，QIAO Yafei1
， ， ，2
(1. Department of Geotechnical Engineering，Tongji University，Shanghai 200092，China； 2. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education，Tongji University， Shanghai 200092，China)
邓肯张本构模型在FLAC3D中的开发与实现
邓肯张本构模型在FLAC3D中的开发与实现一、本文概述随着计算机技术的不断发展和数值模拟方法的日益成熟，岩土工程领域的数值模拟分析已成为研究岩土工程问题的重要手段。
邓肯张本构模型（Duncan-Chang Constitutive Model）作为一种能够描述岩土材料非线性、弹塑性行为的本构模型，在岩土工程领域具有广泛的应用。
然而，在岩土工程数值模拟软件FLAC3D中，邓肯张本构模型并未直接内置，因此需要对其进行开发与实现。
本文旨在探讨邓肯张本构模型在FLAC3D中的开发与实现过程。
将介绍邓肯张本构模型的基本原理和特点，包括其应力-应变关系、屈服准则、硬化法则等。
然后，将详细阐述如何在FLAC3D中通过用户自定义本构模型（User-Defined Constitutive Model）接口实现邓肯张本构模型，包括模型的初始化、应力更新、应变更新等关键步骤。
还将讨论邓肯张本构模型在FLAC3D中的数值实现方法，如如何设置模型参数、如何处理模型的非线性问题等。
通过本文的研究，旨在为FLAC3D用户提供一种在岩土工程数值模拟中应用邓肯张本构模型的有效方法，也为其他岩土工程数值模拟软件的本构模型开发与实现提供借鉴和参考。
本文的研究成果将有助于提高岩土工程数值模拟的准确性和可靠性，推动岩土工程领域的数值模拟研究向更高水平发展。
二、邓肯张本构模型基本理论邓肯张本构模型（Duncan-Chang Model）是一种广泛使用的岩土工程材料本构模型，主要用于描述土的应力-应变关系。
该模型基于土的弹塑性理论，能够模拟土的非线性、弹塑性和剪胀性等行为。
邓肯张本构模型的基本假设包括土的应力-应变关系是非线性的，土的应力路径对其后续行为有影响，以及土的体积变化与其应力状态有关。
模型的核心在于其应力-应变关系的数学描述，其中包括弹性部分和塑性部分。
在弹性部分，邓肯张模型采用了切线弹性模量来描述土的弹性行为，这个模量随着应力的变化而变化，体现了土的非线性弹性特性。
FLAC3D岩土软件本构模型
法能够充分考虑岩土体的非线性特性，但需要大量的现场监测数据。
参数校验方法
对比分析法
将室内试验得到的参数与工程经验或相关规范进行对比分析，以验证参数的合理性。
数值模拟法
采用FLAC3D等数值模拟软件，建立岩土体模型，输入室内试验得到的参数进行模拟计算 ，将模拟结果与现场监测数据进行对比分析，以验证参数的准确性。
蠕变模型
经验蠕变模型
基于实验数据拟合得到的蠕变方程，描述岩土材料在长时间持续荷载作用下的变形行为。
粘弹塑性蠕变模型
结合粘弹性、粘塑性和弹塑性理论，全面考虑岩土材料的时间效应和变形特性，适用于复杂应力路径和长时间尺 度的分析。
04
本构模型的参数确定与校验
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
05
FLAC3D岩土软件本构模型的应用
岩土工程领域的应用
1 2
边坡稳定性分析
FLAC3D可以模拟边坡的渐进破坏过程，分析边 坡的稳定性，为边坡治理提供科学依据。
基坑支护设计
FLAC3D可以模拟基坑开挖过程中的应力场、位 移场和渗流场，为基坑支护设计提供技术支持。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
FLAC3D岩土软件本构模型
汇报人：XX
• 引言 • 本构模型概述 • FLAC3D岩土软件中的本构模型 • 本构模型的参数确定与校验 • FLAC3D岩土软件本构模型的应用 • 结论与展望
目录
CONTENTS
01
引言
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
Flac3D教学
本构模型选择
02
阐述Flac3D提供的多种本构模型，如弹性模型、弹塑性模型、
粘弹性模型等，并给出选择本构模型的一般原则和建议。
材料参数确定
03
探讨如何通过实验或经验确定材料参数，以及如何在Flac3D中
进行参数输入和调整。
10
03 建模与计算过程详解
2024/1/24
11
建立初始模型及参数设置
创建模型
B
C
对比实验数据与模拟结果
将实验数据与Flac3D模拟结果进行对比分 析，以验证模型的准确性和可靠性。
对比不同时间步的结果
对比同一模型在不同时间步的结果，以观察 模型的动态演化过程。
D
2024/1/24
18
05 工程案例实践与讨论
2024/1/24
19
岩土工程案例介绍
2024/1/24
案例一
深基坑开挖与支护
在Flac3D中，首先需定义模型的空间维度、尺寸及网格划分。
材料属性赋值
为模型各部分赋予相应的材料属性，如弹性模量、泊松比、密度 等。
初始条件设置
设定模型的初始应力、位移等条件。
2024/1/24
12
施加荷载与边界条件调整
01
02
03
荷载施加
根据实际问题，在模型上 施加相应的力、压力或位 移荷载。
通过实例分析，学习如何利用Flac3D解决岩土工程中的实际问题，如 边坡稳定性分析、基坑开挖模拟等。
5
学习方法与建议
1 2
理论学习与实践操作相结合
在学习过程中，既要注重理论知识的学习，也要 加强实践操作的训练，通过不断练习加深对软件 功能的理解和掌握。
多参考官方文档和教程
FLAC3D500培训教程
FLAC3D500培训教程1.引言FLAC3D500是一款基于三维快速拉格朗日法的岩土工程数值分析软件，广泛应用于岩土工程、地质工程、矿业工程等领域。
本教程旨在帮助用户了解FLAC3D500的基本操作和功能，为实际工程问题提供有效的数值模拟解决方案。
2.FLAC3D500软件安装与启动2.1软件安装请确保您的计算机满足FLAC3D500的运行要求。
然后，从官网FLAC3D500安装包，按照提示完成安装。
2.2软件启动安装完成后，在开始菜单中找到FLAC3D500，启动。
软件启动后，您将看到主界面。
3.FLAC3D500基本操作3.1创建新项目“文件”菜单，选择“新建项目”，在弹出的对话框中输入项目名称，“确定”创建新项目。
3.2导入模型“文件”菜单，选择“导入模型”，在弹出的对话框中选择模型文件（.flac3d或.f3grid），“打开”导入模型。
3.3设置模型参数在“模型”菜单中，可以设置模型的基本参数，如材料属性、边界条件、初始应力等。
3.4创建网格在“网格”菜单中，可以创建和编辑网格。
选择“创建网格”，在弹出的对话框中设置网格参数，“确定”网格。
3.5设置分析类型在“分析”菜单中，选择分析类型（如静态分析、动态分析等），并设置相应的分析参数。
3.6运行分析在“分析”菜单中，选择“开始分析”，软件将开始计算。
计算过程中，您可以在“输出”菜单中查看计算结果。
3.7结果查看与导出分析完成后，您可以在“输出”菜单中查看计算结果，如位移、应力等。
还可以将结果导出为文本、图片等格式。
4.FLAC3D500高级功能4.1参数化分析通过参数化分析，可以方便地研究不同参数对计算结果的影响。
在“分析”菜单中，选择“参数化分析”，设置参数范围和步长，“开始分析”进行计算。
4.2剖面分析剖面分析可以帮助用户更好地了解模型内部的应力、位移等分布情况。
在“分析”菜单中，选择“剖面分析”，设置剖面位置和方向，“开始分析”进行计算。
FLAC3D基础介绍--FLAC3D在岩土工程中的应用-文档资料
与隐式有限元程序相比的常用模型
岩土力学通用模型(边坡稳定性分 析，地下开挖)
破坏后研究(失稳过程，立柱屈服， 顶板崩落)
松散沉积地层中的开挖
层状材料破坏后研究
粘土 岩石
16/74
主要内容
FLAC3D软件简介 FLAC3D的基本原理 FLAC3D的前后处理 流-固耦合分析 接触单元与应用 完全非线性的动力分析 自定义本构模型的基本方法 结构单元及应用
GeoHohai
21/74
前后处理功能的优点
多种zone类型 后处理快捷、方便、丰富 计算过程中的hist变量动态显示 FISH可进行参数化模型设计 单元状态的可编程 计算暂停时的后处理与可保存
GeoHohai
22/74
前后处理功能的缺点
复杂模型的建模功能不强
可以编程导入其他软件形成的网格(比如：Ansys、 Adina、GeoCAD)
PROP biot_c 0 (or INI fmod 0)
GeoHohai
34/74
无渗流计算——孔压的力学响应
不排水短期响应 两种分析方法：干法和湿法
干法：Ku=K+a2M 两种破坏形式
WATER或INI获得常孔压，不排水的c,φ (孔压改变较小) φ=0,c=cu (M>>K+4/3G)
GeoHohai
命令栏
19/74
菜单驱动(Plot)
GeoHohai
20/74
Case-2 一个最简单的例子
gen zon bri size 3 3 3 ;建立网格
model elas
;材料参数
prop bulk 3e8 shear 1e8
flac3d自定义本构模型
3-1
3 WRITIΒιβλιοθήκη G NEW CONSTITUTIVE MODELS
3.1 Introduction The user may create constitutive model behavior for use in FLAC 3D. The model must be written in C++, and compiled as a DLL file (dynamic link library) that can be loaded whenever it is needed. The main function of the model is to return new stresses, given strain increments. However, the model must also provide other information (such as names) and describe certain details about how the model interacts with the code. In the C++ language, the emphasis is on an object-oriented approach to program structure, using classes to represent objects. The data associated with an object is encapsulated by the object and is invisible outside of the object. Communication with the object is by member functions that operate on the encapsulated data. In addition, there is strong support for a hierarchy of objects: new object types may be derived from a base object, and the base-object’s member functions may be superseded by similar functions provided by the derived objects. This arrangement confers a distinct benefit in terms of program modularity. For example, the main program may need access to many different varieties of derived objects in many different parts of the code, but it is only necessary to make reference to base objects, not to the derived objects. The runtime system automatically calls the member functions of the appropriate derived objects. A good introduction to programming in C++ is provided by Stevens (1994); it is assumed that the reader has a working knowledge of the language. The methodology of writing a constitutive model in C++ for operation in FLAC 3D is described in Section 3.1.1. This includes descriptions of the base class, member functions, registration of models, information passed between the model and FLAC 3D, and the model state indicators. The implementation of a DLL model is described and illustrated in Section 3.1.2. This includes descriptions of the support functions used by the model, the source code for an example model, FISH support for user-written models, and the mechanism for creating and loading a DLL. All of the files referenced in this section are contained in the “\ITASCA\FLAC3D400\Models” directory. Note that a DLL must be compiled using Microsoft Visual Studio 2005 (or later) for operation in FLAC 3D.
flac3d入门指南
设置初始应力的弹塑性求解：
gen zon bri size 1 1 2 model mohr prop bulk 3e7 shear 1e7 c 10e3 f 15 ten 0 fix z ran z 0 fix x ran x 0 fix x ran x 1 fix y ran y 0 fix y ran y 1 ini dens 2000 ini szz -40e3 grad 0 0 20e3 ran z 0 2 ini syy -20e3 grad 0 0 10e3 ran z 0 2 ini sxx -20e3 grad 0 0 10e3 ran z 0 2 set grav 0 0 -10 solve
4、边界条件及初始条件
在FLAC3D中，包含多种边界条件，边界方位 可以任意变化，边界条件可以是速度边界、应力边 界，单元内部可以给定初始应力，节点可以给定初 始位移、速度等，还可以给定地下水位以计算有效 应力等。这众多的边界条件主要通过apply或fix命 令来进行设置。而初始条件则主要通过initial命令 来执行，对所提的这两个命令必须严格区分并了解 其差异。通常我们所计算的模型均采用力学边界， 初始条件也基本是初始地应力的输入，对此两种不 同的力，其设置存在差别，同时在计算过程中，该 二者的变化情况也各不相同。
对于这两种基本的 网格，其公共面上的 关键点的对应关系更 需校核好，否则将出 现杂乱错误的网格。
对此马蹄形隧道，其公 共面处，p0 — p0,p1—p3, p2—p2,p4—p5 , p8—p9,p10 —p11
对于对称的模型也可以采 用镜像命令：
gen zone reflect norm -1 0 0 & origin 0,0,0
对于任何形状的单元体， 其建立单元模型时关键
FLAC 3D简述与使用步骤
FLAC 3D简述与使用步骤（附：软件+实例）非常高兴看到 Matlab中文论坛里有FLAC 3D的版块，本人在地质院校学习。
乐意与大家一起学习这个非常好的岩土软件，同时需要说明的是它的应用绝对并不局限与岩土工程。
下面是我自己在学习过程，通过书籍、论坛资料总结的一些资料。
希望对大家有帮助。
FLAC是快速拉格朗日差分分析（Fast Lagrangian Analysisof Continua），相信学过数学都应该听说过（拉格朗日^_^）。
它最早由Willkins用于固体力学领域。
FLAC 3D程序是美国ITASCA公司的产品，目前已经成为岩土力学计算中的重要数值方法之一。
它是对FLAC二维的扩展，广泛应用于边坡稳定性评价、地下洞室、隧道工程、矿山工程、甚至是核废料处理。
优点：（1）采用混合离散方法模拟材料的屈服或塑型流动特性，比起有限元更合理。
（2）它的求解过程是动态的，能够模拟动态问题。
（3）FLAC 3D是基于显式方法进行求解的，方便求出应力增量。
不足：1 对于线性问题的求解，FLAC3D比其他有限元程序运行得要慢；但是，当进行大变形非线性问题或模拟实际可能出现不稳定问题时，FLAC3D是最有效的工具。
2 用FLAC3D求解时间取决于最长的自然周期和最短的自然周期之比。
1FLAC 3D 基本术语Zone: 有限差分单元体，最小的几何区域。
它的形状有长方体、椎体、四面体等。
Grid Point：网格节点，连接有限差分单元体的交点。
一个单元体由每个节点的坐标确定。
Finite Difference Grid：有限差分网格，由多个单元体组成。
可覆盖问题所分析的物理区域。
Model Boundary：模型边界，若网格内部出现孔，其边界称为内部边界。
Boundary Condition：边界条件。
它规定对模型边界的约束或者控制条件。
Initial Conditions:初始值。
Constitutive Model：本构模型，模拟单元体的变形或强度的特性。
FLAC3D介绍
力分析核心技术包括：速度或应力激励输入机制；安
静边界条件；自由远场和阻尼技术（瑞雷阻尼和粘滞
性阻尼）。特别地，动力分析模块可与温度分析、流
体分析模块实现完全耦合分析，如土石坝在地震周期 往复剪切作用下的液化分析（内置两款液化本构模型）
蠕变分析模块
FLAC3D蠕变分析主要由八款蠕变本构模型组成，用
于模拟力学响应与时间相关的工程材料变形行为，如
技术完全独立于几何模型搭建过程，避免了网格划分
深部采矿工程，碎矿储存场 围岩稳定性分析
过多地依赖于几何模型创建方式，这种模式无疑极大
提高了前处理工作效率。
温度分析模块
温度分析模块主要针对工程材料中的热传导/对流、
及热-力耦合问题。与流体分析模块类似，该模块
可进行独立运算，或结合其它模块实现耦合分析目
程序参考手册的丰富和扩展 — 超文本帮助
废弃料隔离数值模拟（温度-应力耦合分析） 特点：a.热传导/对流模型，特别是温度动态边界 条件条件的处理；b.温度与应力在时域内完全耦合
Kubrix前处理软件生成的深部科学与工 程实验室（DUSEL）FLAC3D网格模型
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ITASCA（武汉）咨询有限公司◇湖北省武汉光谷大道特1号国际企业中心II期5栋301-1
可选模块
双核处理器 计算效率增 加率与模型 总单元数呈 现函数关系
# 单元数（单位：千个）
动力分析模块 基于时域法，模拟系统的完全动力响应。FLAC3D动
使用了节点混合离散技术（NMD) 的交通隧洞网络四面体网格模型
节点混合离散技术（NMD）：对于大应变非线性问 题分析，线性四面体单元往往会在塑性流动过程中 出现过度刚化现象，节点混合离散技术的采用，消 除了此类问题，使得分析结果更为精确
FLAC3D基础知识介绍
FLAC 3D基础知识介绍一、概述FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continua）由美国Itasca公司开发的。
目前，FLAC有二维和三维计算程序两个版本，二维计算程序V3.0以前的为DOS版本，V2.5版本仅仅能够使用计算机的基本内存64K），所以，程序求解的最大结点数仅限于2000个以内。
1995年，FLAC2D已升级为V3.3的版本，其程序能够使用护展内存。
因此，大大发护展了计算规模。
FLAC3D是一个三维有限差分程序，目前已发展到V3.0版本。
FLAC3D的输入和一般的数值分析程序不同，它可以用交互的方式，从键盘输入各种命令，也可以写成命令（集）文件，类似于批处理，由文件来驱动。
因此，采用FLAC程序进行计算，必须了解各种命令关键词的功能，然后，按照计算顺序，将命令按先后，依次排列，形成可以完成一定计算任务的命令文件。
FLAC3D是二维的有限差分程序FLAC2D的护展，能够进行土质、岩石和其它材料的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析。
调整三维网格中的多面体单元来拟合实际的结构。
单元材料可采用线性或非线性本构模型，在外力作用下，当材料发生屈服流动后，网格能够相应发生变形和移动（大变形模式）。
FLAC3D采用的显式拉格朗日算法和混合-离散分区技术，能够非常准确的模拟材料的塑性破坏和流动。
由于无须形成刚度矩阵，因此，基于较小内存空间就能够求解大范围的三维问题。
三维快速拉格朗日法是一种基于三维显式有限差分法的数值分析方法，它可以模拟岩土或其他材料的三维力学行为。
三维快速拉格朗日分析将计算区域划分为若干四面体单元，每个单元在给定的边界条件下遵循指定的线性或非线性本构关系，如果单元应力使得材料屈服或产生塑性流动，则单元网格可以随着材料的变形而变形，这就是所谓的拉格朗日算法，这种算法非常适合于模拟大变形问题。
三维快速拉格朗日分析采用了显式有限差分格式来求解场的控制微分方程，并应用了混合单元离散模型，可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形，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。
FLAC3d程序使用手册pdf
FLAC3d程序使用手册pdf•FLAC3D程序概述•FLAC3D程序安装与配置•FLAC3D程序基本操作•FLAC3D程序高级功能应用目•FLAC3D程序输出结果处理与可视化•FLAC3D程序性能优化与调试技巧录01FLAC3D程序概述FLAC3D是Itasca公司开发的一款三维显式有限差分程序，用于模拟岩土和其他材料的力学行为。
该程序基于拉格朗日算法，适用于大变形和非线性问题。
FLAC3D具有强大的后处理功能，可以直观地展示模拟结果。
求解器该程序采用显式求解器，能够快速求解大规模问题。
FLAC3D 允许用户定义模型的初始应力场和位移场。
边界条件用户可以在模型中定义各种边界条件，如固定边界、自由边界等。
本构模型FLAC3D 提供了多种岩土本构模型，如摩尔-库仑模型、修正的剑桥模型等。
接触算法该程序可以模拟不同材料之间的接触行为，如土与结构物的接触。
FLAC3D 广泛应用于岩土工程领域，如边坡稳定性分析、基坑开挖模拟等。
岩土工程地质工程环境工程水利工程该程序可用于模拟地质工程问题，如隧道开挖、地下水资源评价等。
FLAC3D 可用于模拟环境工程问题，如垃圾填埋场稳定性分析、污染物运移模拟等。
该程序可用于水利工程领域，如大坝稳定性分析、水库渗漏模拟等。
FLAC3D 程序应用领域02FLAC3D程序安装与配置•获取安装程序：从官方网站或授权渠道下载FLAC3D程序的安装文件。
0203双击安装文件，启动安装向导。
阅读并同意软件许可协议。
安装步骤0101选择安装目录和组件。
02等待安装程序完成文件的复制和配置过程。
03验证安装：启动FLAC3D程序，检查是否能正常打开和运行。
确保计算机操作系统符合FLAC3D 程序的最低系统要求。
操作系统要求根据FLAC3D 程序的要求，安装必要的依赖库和运行时环境。
依赖库安装将FLAC3D 程序所在的目录添加到系统的环境变量中，以便在命令行中直接调用程序。
环境变量设置根据需要，修改FLAC3D 程序的配置文件，以调整程序的运行参数和性能。
岩土工程软件FLAC3D的基本知识介绍
岩土工程软件FLAC3D的基本知识介绍岩土工程结构的数值解是建立在满足基本方程（平衡方程、几何方程、本构方程）和边界条件下推导的。
由于基本方程和边界条件多以微分方程的形式出现，因此，将基本方程近假发改用差分方程（代数方程）表示，把求解微分方程的问题改换成求解代数方程的问题，这就是所谓的差分法。
差分法由来已久，但差分法需要求解高阶代数方程组，只有在计算机的出现，才使该法得以实施和发展。
一、FLAC3D简介FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis of Continua）由美国Itasca公司开发的。
目前，FLAC有二维和三维计算程序两个版本，二维计算程序V3.0以前的为DOS版本，V2.5版本仅仅能够使用计算机的基本内存（64 K），所以，程序求解的最大结点数仅限于2000个以内。
1995年，FLAC2D已升级为V3.3的版本，其程序能够使用护展内存。
因此，大大发护展了计算规模。
FLAC3D是一个三维有限差分程序，目前已发展到V2.1版本。
FLAC3D的输入和一般的数值分析程序不同，它可以用交互的方式，从键盘输入各种命令，也可以写成命令（集）文件，类似于批处理，由文件来驱动。
因此，采用FLAC程序进行计算，必须了解各种命令关键词的功能，然后，按照计算顺序，将命令按先后，依次排列，形成可以完成一定计算任务的命令文件。
FLAC3D是二维的有限差分程序FLAC2D的护展，能够进行土质、岩石和其它材料的三维结构受力特性模拟和塑性流动分析。
调整三维网格中的多面体单元来拟合实际的结构。
单元材料可采用线性或非线性本构模型，在外力作用下，当材料发生屈服流动后，网格能够相应发变形和移动（大变形模式）。
FLAC3D 采用的显式拉格朗日算法和混合-离散分区技术能够非常准确发模拟材料的塑性破坏和流动。
由于无须形成刚度矩阵，因此，基于较小内存空间就能够求解大范围的三维问题。
FLAC3D采用ANSI C++语言编写的。
FLAC3D与3DEC特性简介
FLAC3D与3DEC特性简介FLAC3D主要适于模拟计算地质材料和岩土上程的力学行为。
特别是材枓达到屈服极限后产生的塑性流动、材料通过单元和区域表示，根据计算对象的形状构成相应的网格。
每个单元在外载和边界约束条件下，按照约定的线性或非线性应力—应变关系产生力学响应。
由于FLAC3D程序主要是为岩上工程应用而开发的岩石力学计算程序，程序中包括了反映地质材料力学效应的特殊计算功能，可计算地质类材料的高度非线性(包括应变硬化/软化)、不可逆剪切破坏和压密、粘弹(蠕变)、孔隙介质的应力－渗流耦合、热－力耦合以及动力学行为等。
FLAC3D程序设有多种本构模型：(1)各向同性弹性材料模型；(2)横观各向同性弹性材枓模型；(3)莫尔—库仑弹塑材料模型；(4)应变软化/硬化塑性材科模型；(5)双屈服塑性材料模型；(6)遍布节理材料模型；(7)空单元模型，可用来模拟地下硐室的开挖和煤层开采；另外，程序设有界面单元，可以模拟断层、节理和摩擦边界的滑动、张开和闭合行为。
支护结构如砌衬、锚杆、可缩性支架或板壳等与围岩的相互作用也可以在FLAC3D中进行模拟。
同时、用户可根据需要在FLAC3D中创建自己的本构模型，进行各种特殊修正和补充。
FLAC3D程序建立在拉格朗日算法基础上，特别适合模拟大变形和扭曲。
FLAC3D 采用显式算法来获得模型全部运动方程（包括内变量）的时间步长解，从而可以追踪材料的渐进破坏和垮落，这对研究采矿设计是非常重要的。
此外，程序允许输入多种材枓类型，亦可在计算过程中改变某个局部的材料参数，增强了程序使用的灵活性。
极大地方便了在计算上的处理。
FLAC3D程序具有强大的后处理功能，用户可以直接在屏幕上绘制或以文件形式创建和输出打印多种形式的图形。
用户还可根据需要，将若干个变量合并在同一幅图形中进行研究分析。
3DEC 是基于离散模型的显式单元法的三维的计算机数值程序。
它是在UDEC(Itasca1996 )程序的基础上发展起来的。
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德鲁克-布拉格 带有非相关流动法则的弹 性/塑性模型:剪切屈服应力是平均应力的函数
t A
kf
B
ft=0
C
s
st
kf /qf
德鲁克-布拉格 破坏准则
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弹性本构模型
零模型 — 所有的应力均为零: 模拟挖空区 弹性模型 — 各向同性，线性 各项异性 — 弹性，假定单元为横观各项异性
g
b
y b
f
x
-b 面为对称面. , b 轴与 x, y轴呈任意角度
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塑性本构模型
德鲁克-布拉格; 摩尔-库伦; 单一节理; 应变硬化-软化; 双屈服; 修正剑桥粘土; 霍克-布朗
通用的岩土力学模型(如边坡稳定问题和地下开挖)
具有强度各向异性的粒状散体材料
具有非线性强化和软化行为 的薄板层状材料
紧密沉积层开挖 用于研究薄板层状材料破坏后力学行为
压应力可以引起不可恢复的 体积缩小的低粘结性的粒状 散体材料
可塑性和剪切强度是体积变 化的函数的材料 各向同性岩石材料
第 五 章 本构模型
一般性考虑 — 选择本构模型及参数
本构模型类型 零模型
各向同性弹性模型
横观各向同性弹性模型 德鲁克-普拉格塑性模型
摩尔-库仑塑性模型 节理化塑性模型 应变硬化/软化摩尔-库仑 模型 双线性应变强化/软化节 理化塑性模型 双屈服塑性模型 修正的剑桥粘土模型 霍克-布朗模型
代表性的材料类型 挖空区
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6 后破坏参数
有许多实例，特别是在采矿工程领域, 材料刚破坏时的反应是设计中重要的考虑因 素，因此，这种后破坏行为必须考虑。在FLAC3D中，后破坏行为的反响定义为四种 类型:剪切膨胀、剪切硬化/软化、体积硬化/软化、抗拉软化。 摩尔-库仑模型、多节理模型、应变软化多节理模型可以模仿剪切膨胀，应变软化模型、 多节理模型可以模仿剪切硬化/软化，修正剑桥模型可以模仿体积硬化/软化，应变软化 模型、多节理模型可以模仿抗拉软化。 6.1剪切膨胀
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德鲁克一普拉格模型的强度参数。l以通过内聚力和内摩擦角得到，例如，假设德
鲁与克c、一普有拉如格下破关坏系在式摩尔一库仑范圈内，则德鲁克一普拉格模型参数。q。 和 K
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例7-1 摩尔-库伦压缩测试 new
gen zone cyl p0 0 0 0 p1 1 0 0 p2 0 2 0 p3 0 0 1 size 4 5 4
gen zone reflect norm 1,0,0
gen zone reflect norm 0,0,1 model mohr
model ss ;应变硬化/软化模型 pro den 2500 bulk 2e8 she 1e8 co 2e6 fric 45 ten 1e6 dil 10 pro ftab 1 ctab 2 dtab 3 table 1 0 45 .05 42 .1 40 1 40 table 2 0 2e6 .05 1e6 .1 5e5 1 5e5 table 3 0 10 .05 3 .1 0 fix x y z range y -.1 .1 fix x y z range y 3.9 4.1 ini yvel 2.5e-5 range y -.1 .1 ini yvel -2.5e-5 range y 3.9 4.1
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例7-2 应变硬化软化模型测试 new
gen zone cyl p0 0 0 0 p1 1 0 0 p2 0 2 0 p3 0 0 1 size 4 5 4
gen zone reflect norm 1,0,0 gen zone reflect norm 0,0,1
hist gp ydisp 0,0,0 ;采样记录座标[0，0，0] 处节点y方向位移
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4 材料变形参数
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5 材料的强度参数 内聚力、摩擦角和抗拉强度
应用实例 洞穴，开挖和将要回填的区域
均匀各向同性连续体材料， 具有线形应力应变行为的材 料 具有弹性各向异性力学行为
的薄板层状材料(如板岩)
应用有限;内摩擦角低的软土
处于强度极限下的人工材料（如钢材） ，安全系数法计算 加载不超过强度极限的薄板层状材料 常用于和隐式有限元程序进行比较
松散状和粘结状粒状散体材 料：土体、岩石、混凝土
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例题 应变软化材料的单轴实验。
new Title；应变软化材料单轴实验 gen zone cyl p0 0 0 0 p1 1 0 0 p2 0 4 0 p3 0 0 1 size 12 30 12 gen zone reflect norm 1,0,0 gen zone reflect norm 0,0,1
摩尔-库仑 带有非相关流动法则的弹性/塑性模型: 根据 最大及最小主应力进行判断
s3
ft=0
B
C
c
2c
st tanf
A
Nf
s1
FLAC中的摩尔-库仑破坏准则
t
(常应力 sn)
坡度 = G
g
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霍克-布朗模型
非线性破坏面是一个经验公式, 用来
prop bulk 1.19e10 shear 1.1e10 prop coh 2.72e5 fric 44 ten 2e5 fix x y z range y -.1 .1 fix x y z range y 1.9 2.1 ini yvel 1e-7 range y -.1 .1 ini yvel -1e-7 range y 1.9 2.1 ini pp 1e5
水力回填材料
位于粘土中的岩土工程 位于岩石中的岩土工程
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1. 所有模型都由屈服函数，硬化/软化函数，和流动准则描述; 2. 塑性流动基于塑性理论，即总应变可以分解为弹性分量和塑性分量，只
有弹性应变分量根据弹性定律引起应力增加。而且，弹性和塑性分量与 主应力同轴; 3. 德鲁克-布拉格，摩尔-库伦，单一节理, 应变硬化-软化模型使用剪切屈 服函数和非相关联流动法则; 4. 德鲁克-布拉格，摩尔-库伦，单一节理, 应变硬化-软化模型另外还定义 了拉伸强度准则及其相关流动法则; 5. 所有模型都使用有效应力描述; 6. 双屈服和修正剑桥粘土考虑了体积改变对材料可变形性和体积变形的影 响; 7. 霍克-布朗包含非线性破坏面，随围压改变的塑性流动法则.
hist gp ydisp 0,0,0 ;采样记录座标[0，0，0] 处节点y方向位移
hist zone syy 0,1,0 ;采样记录座标[0，1，0] 处单元体yy方向应力