FLAC3D和3DEC的区别(itasca论坛)

FLAC3D和3DEC的区别（itasca论坛）

在“三维可视化”专区中一位坛友讲到了3DEC建模和参数取值困难的问题，且被业界所“诟病”。楼主是3DEC的忠实用户，也用过FLAC3D和PFC，就3DEC自身的这些“问题”，略谈一二。

在建模环节上，3DEC是典型的“欺生”，即生手上来的时候可能觉得无从下手，而掌握以后觉得游刃有余。有兴趣的坛友可以访问Itasca网站中咨询研究专题下的一些应用实例，看看那里的3DEC模型，所有这些模型，除其中一个以外，建模时间都在5天以内，一般为3天，不助任何第三方软件。大家可以比较一下，这些模型用其他软件建模时需要花多长时间。

与其他ITASCA软件如FLAC3D一致地，3DEC采用命令流建模，可以嵌入FISH。这对初学者而言有些困难，但如果掌握了就很灵活：

相比较菜单操作而言，命令流显然要困难一些，因此难学。但一旦掌握，修改模型只需要修改命令流，无需进行重复的菜单操作，熟手因此多喜欢命令流的方式；

FISH本身就不是为初学者准备的，但掌握了FISH以后，任何有规律性对象的建模就容易得多。比如多机组的地下厂房洞室群，用FISH建立起来了其中一个单元以后，修改参数即可很快获得其他单元。建模过程中FISH的应用可以大大提高效率，是命令流、特别是菜单操作所难以比拟的。

因此，3DEC是典型的“欺生”，学习3DEC和训一匹“烈马”有得

一比，如果你不能驯服它，你只能是望而却步。

学习3DEC还需要“洗脑”，即固有的理论和思维模式可能会有所障碍。

不知道哪位坛友在基础理论学习过程中系统学习过非连续力学方法、或者说学习过离散元方法。以楼主的理解，国内一些关于离散元的文献中，只要谈深一点，就不乏误解和错误。其中的原因是多方面的，一是没有跟上国际潮流，没有真正弄懂就开始写文章。二是既往的教育背景基本都是连续理论和有限元方法，当用这种思维定式来应用离散元程序如3DEC时，可能会受到一些制约。

3DEC处理的对象包括两大部分，即块体和接触（结构面），相比较而言，有限元乃至FLAC3D针对的对象只是其中的块体，即便存在结构面，但在程序结构中的处理方式也与3DEC有着本质的差别。

如果说单元网格是数值模型的基本单元，那么，3DEC中包括两种网格体系，即接触网格和块体网格。这要求用户在脑子里建立这种概念，即3DEC程序结构中有两个系列的网格，而不是传统的一个系列。当然，从应用角度，如果不理会这一点也无所谓，但如果是达到写文章和理解程序的深度，则需要理解这种差别及其带来的不同。

在3DEC中，接触被作为块体的边界，因此，两个块体相接触时，无需节点之间有任何的对应关系。在FLAC专区中有一幅帖子问“这样的网格行不行”，如果放在3DEC中，这不是问题。这一差别显

然对用户有利--你无需考虑块体之间的单元节点匹配问题，简单地说，一个块体相当于一个独立的FLAC3D或有限元模型，块体边界相当于模型边界，3DEC把这些模型综合到了一起，形成一个超级模型。

既然接触时块体边界，因此，计算结果可以在边界附近出现应力和位移的不连续，这是看3DEC成果时需要注意的环节。按传统方式输出应力等值线图时，3DEC就算结果的等值线可能很难看，但却真实。当大家都习惯了漂亮的“等值线”时，可能就会“诟病”3DEC

的计算结果和3DEC程序。事实上，问题很可能出现在自身，即用固有的理念看待新问题。

所以，当决定学习3DEC时，请先做好“洗脑”的思想准备。

再就是对“调参”的诟病。对于数值计算中的“调参”，楼主倒是有话要说。

首先，我不止一次听到工程界对数值计算的抱怨，即只知道坐在计算机跟前去调参，以获得与现场“一致”的结果。而不是真正去探讨问题的本质，在解决本质问题上下功夫。

水电界的一些坛友可能都知道锦屏一级地下厂房下游拱肩一带

出现的持续变形问题，以楼主之见，毫无疑问是破裂随时间扩展的工程表现，从本质上考察问题时，需要采取相适应的数值方法、即微力学程序与PFC开展工作。如果使用FLAC3D等这些程序进行“调参”，要诟病的很可能是用户自己。

以楼主了解的情况，使用3DEC时大家常问的一个问题是刚度如何取。楼主有一个问题要问，你是否知道现实中结构面刚度受到哪些因素的影响、如何影响到计算结果？

首先，从岩石力学专业的角度，刚度本身就不是一个简单的力学常数，除了直接受到结构面自身刚度（软、硬）影响以外，还与尺寸密切相关。同一结构面，3m长和30m长时的刚度可以差别10倍，给结构面赋刚度时，不仅要看结构面性质，还要看结构面长度，这是两个基本因素，是专业知识问题。在给结构面赋刚度时，我们是否遗漏了什么？

其次，刚度影响什么？影响位移。如果你希望研究的是块体稳定，刚度取值就不怎么重要了，因为那是结构面强度参数、而不是刚度参数说了算。取不同的刚度，该失稳的块体仍然失稳，不该失稳的仍然处于稳定。不同的是，取高的刚度时，块体发生破坏时对应的位移量小一些，而取低的刚度时，破坏时对应的位移量大。如果是回答稳定问题，你完全可以不回答位移；如果你希望给出位移，心中需要有数，这是与刚度相关的相对位移。

最后，如果必须面对刚度取值问题，即重点是结构面导致的真实位移大小，这与确定岩体的弹模没有两样，最好的办法是利用现实中的位移监测“校对”出刚度值，这才是正确的“调参”方式。当然，你或许会说，此时还涉及到岩体弹模的“调参”。这是对的，离散元计算就是比连续力学计算复杂，要不然为什么从UDEC/3DEC中抽取出来的FLAC/FLAC3D有那么多人学，而问津UDEC/3DEC的人少很

多。不过，任何问题深究时都复杂，前述锦屏一级地下厂房，或许你仍然可以用FLAC3D计算，但你调参时不应该是调整弹模和峰值强度，而是残余强度以及描述破裂随时间扩展的参数，这是专业理解环节的问题。

以楼主之见，在复杂问题调参前，先看看哪些参可以调，哪些不能调。以楼主的经验，以岩体为例，峰前行为只有GSI需要调也可以调，峰后可能是复杂问题特别需要关注和调参的地方。

ITASCA软件中最先是UDEC，其中对块体应力--应变关系的数学求解采用了拉格朗日方法，把UDEC中对块体的这种求解方式拿出来形成单独的、针对连续体的程序时，这个程序就是FLAC，然后发展成FLAC3D。

打过不恰当的比方，儿子得到了广泛认可，老子的血统到成了问题，这就是UDEC、3DEC在中国面临的窘境。很多人奇怪为什么ITASCA中国公司不出来宣传和辟谣，如果了解Itasca中国公司的业务范围，也就不足为奇了，数值计算工程应用是Itasca公司的主要业务范围，没有必要花很多精力去教会竞争对手。事实上，在市场竞争激烈的一些国家，如智利、西班牙等，那里的Itasca公司根本就不愿意卖软件。好在中国很大，市场也很大，没有谁能占很大的份额，卖卖软件业无妨。

如果是常规性的岩体工程问题，3DEC完全可以取代FLAC3D，由于FLAC3D建模具有相对严格的规则要求，在处理复杂几何模型时，3DEC显然更灵活有效一些。请注意灵活两个字，不同的人有不