UDEC 数值模拟(入门学习)

UDEC 入门
;new 是刷新udec窗口，从新调用一个程序
;title 与heading代表标题，后面紧跟标题的名称。

如：
title
hang dao mo ni
;round 指块体与块体之间的圆角半径，默认值是0.5，其值要求小于模型中最小块体的最短那条边长的二分之一。

如：
round 0.05
set ovtol=0.5
;此命令是指层与层之间的嵌入厚度
block x1,y1 x2,y2 x3,y3 x4,y4
;建立模型框架，
crack x1,y1 x2,y2
;两点划一线
jregion id n x1,y1 x2,y2 x3,y3 x4,y4 delete
jset 90,0 4,0 4,0 6,0 0,-50 range jreg 3
;jset 倾角,0 线段长,0 线段与线段轴向间隔长,0 垂向间距,0 xm,ym range jregion n
;其中xm,ym为起始点坐标,n为设置的区域标号
gen quad 10 range xl xu yl yu
;在指定的区域生成一定宽度的单元（xu为x方向的取值）
zone model mo range xl xu yl yu
;使指定的区域材料采用摩尔--库仑本构关系计算（即弹塑性）
change jcons=2 range xl xu yl yu
;使指定的区域节理遵循摩尔--库仑准则计算（即弹塑性）
change mat=1 range xl xu yl yu
change mat=2 range xl xu yl yu
change mat=3 range xl xu yl yu
;指定各岩层的材料标号
change jmat=1 range xl xu yl yu
change jmat=2 range xl xu yl yu
change jmat=3 range xl xu yl yu
;指定各岩层的节理标号
prop mat=1 dens=2000
prop mat=2 dens=2650
prop mat=3 dens=2700
;指定各材料的密度，比如1号材料dens=2000，即1立方米重2吨
zone k=0.15e9,g=0.1e9,fric=10.00,coh=0.19e6,ten=0.09e6 range mat=1
zone k=2.8e9,g=2.2e9,fric=30.00,coh=1.5e6,ten=0.4e6 range mat=2
zone k=6.9e9,g=6.6e9,fric=38.62,coh=5.63e6,ten=3.20e6 range mat=3
;k为材料的法向刚度，g为材料的切向刚度，friction为材料的内摩擦角，
;cohesion为材料的内聚力，tension为材料的抗拉强度
prop jmat=1 jkn=0.2e8,jks=0.1e7,jcoh=0,jfric=4,jten=0
prop jmat=2 jkn=8e8,jks=5e7,jcoh=0.1e6,jfric=8,jten=0
prop jmat=3 jkn=20e8,jks=16e7,jcoh=0.4e6,jfric=15,jten=0
;jkn为节理的法向刚度，jks为节理的切向刚度，jfriction为节理的内摩擦角，;jcohesion为节理的内聚力，jtension为节理的抗拉强度
set gravity 0,-9.81
;设置重力加速度，x方向为0，y方向为-9.8
bound xvel=0 range -0.1 3.00 -60.1 20.1
bound xvel=0 range 97 100.1 -60.1 20.1
bound yvel=0 range 0.1 100.1 -60.1 -58
;采用位移法固定边界
solve\step 5000\cycle 5000
;执行计算
save pingheng.sav
;保存文件，文件的后缀为.sav，文件名可以自己命名。

文件保存后，此刻的各种数据均在里面。

;想要到某个已有的文件中找数据，可用restore，比如：
restore pingheng.sav
pause
;表示暂停，此时可以察看任何信息
continue
;继续调用下面程序段，
;udec自身仅提供8M or 16M内存空间，对于尺寸大，单元多的模型，需要额外增加内存，否则无法计算
;改变内存方法有两种，其一，从Dos系统进入；其二，创建快捷图标，然后击右键<属性>
;同时按住shif键与Z字母键，屏幕中会出现十字叉，摁住鼠标左键不放，移动光标直到你满意的窗口为止
;让屏幕中出现十字叉，再双击左键，就会还原窗口
;划不规则块体
ch mat 5 range x 0 100 y -65 -50
vor edge 2.5 round 0.1 range mat 5
;打开图象抓拍功能，设置图片间隔时间以及窗口大小
movie on
movie step 1000
window x1 x2 y1 y2
;movie off
;进行煤体开挖
;删除水平块体
delete range x1 x2 y1 y2
等价于
delete range reg x1,y1 x1,y2 x2,y2 x2,y1
;删除不规则四边形
delete range reg x1,y1 x2,y2 x3,y3 x4,y4
;设置观测线
set plin 1 x1,y1 x2,y2 n （n设定的观测点）
;输出观测线的位移与应力数据，默认输出到udec.log文件中，可在excel表中处理数据
set log on
print plin 1 ydisp
print plin 1 syy
set log off
;屏幕观看下沉与应力等值线,int是指interval间歇
pl bl ydisp int 0.1
pl bl syy int 1e6
;抓取图像，在autocad内处理
set pl dxf 256
copy xxx.dxf
;同学们仔细阅读cable与support中的内容。

cable
;锚杆
suppert
;支柱，可引伸为支架
;有个人电脑后，上网下载bitcomet安装软件，进行网络搜索自己所需要的材料。

1.把图形保存下来，能在AUTOCAD中打开、编辑
plot block cable red supp ye stru bl;显示块体、锚杆（红色）、支架（黄色）、梁（蓝色）的图形
set plot 256 dxf；设置图形为256色
set out c:\ss.dxf
copy c:\ss.dxf；把这图形以ss.dxf文件保存在C磁盘下
2.把数据导出
set log on
print pline 1 ydis;把pline 1的y方向位移的数据导出到UDEC目录下udec.txt文件中
set log off
3.plot block stress ;显示块体的应力
plot block dis ;显示块体的位移(有x和y方向)
plot block pl ;显示块体的塑性区(plastic)
save xx.save ;保存计算结果
res xx.save ;调用
4.液压支架的命令
supp xc yc wid l seg n mat j;(xc,yc)是指中心点坐标,l指支架的宽度,n指分段数,mat j指支柱材料性质为j
prop mat j sup_kn -1 ;sup_kn指支架的刚度,-1与表1相对应
del range x1 x2 y1 y2 ;挖掘范围(x1, y1)(x1 ,y2)(x2, y2)(x2, y1)的块体,由支架支撑table 1 0 42.e6 0.05 5.0e6 0.1 6.0e6;表1表示的是液压支架的(P-DS)特性曲线
5 巷道施工中断面加梯子梁的命令(见图1)
stru gen xc yc np 100 fa a thetra b mat=16 thick=0.2 ;100 指分100段,a b 指角度
prop mat=16 st_ymod=13.5e9 st_prat=0.14 st_den=7800
prop mat=16 st_yield=6e7 st_yresid=6e7 st_ycomp=2.5e7
prop mat=16 if_kn=1.35e9 if_ks=1.35e9 if_tens=0 if_fric=18 if_coh=0;interface-界面
例子讲解:
建模(以米为单位,;后为解释部分)
round=0.1 ;方块的圆角块半径为0.1米
set ovtol=1.0 ;块体与块体之间相互嵌入量最大值为1米
bl 0,0 0,26 50,26 50,0 ;在(x1, y1)(x1 ,y2)(x2, y2)(x2, y1)生成块体范围
crack 0,25 50,25 ;在(x1, y1)(x2 ,y2)两点间画直线
jregion id 1 0,0 0,10 50,10 50,0 delete ;删除此区域的块体
jset 90,0 2.5,0 2.5,0 3,0 0,0 range jregion 1 ;jset A,0 a,0 b,0 c,0 x0,y0 range jregion 1
jset 90,0 2.5,0 2.5,0 3,0 1.5,2.5 range jregion 1 可画成列的线段(见图2)
jset 0,0 26,0 0,0 2.5,0 0,0 range jregion 1
pa ;当程度运行至此时暂停,可以看看你所建的部分模型,用continue继续运行下面部分save t.save ;建模保存在t.save中
岩层赋属性及原岩力平衡计算
res t.save ;调用已建好的模型
gen quad 12 ;定义块体最大变形,若没有此语句,刚所有块体均为刚性块体
zone model mo range 0,180 0,45.2 ;在范围(x1, y1)(x1 ,y2)(x2, y2)(x2, y1)的块体符合库仑准则
change jcons=2 range 0,180 0,45.2 ;节理面间接触-coulmb滑移
;下面主要是讲岩层赋属性
change mat=1 range reg 0,0 0,3 180,3 180,0;岩层1的范围
change mat=2 range reg 0,3 0,4.5 180,4.5 180,3
change mat=3 range reg 0,4.5 0,10.2 180,10.2 180,4.5
change mat=4 range reg 0,10.2 0,11.2 180,11.2 180 10.2
prop mat=1 dens=2500 ;岩层1的密度
prop mat=2 dens=2500
prop mat=3 dens=1300
zone k=2e10, g=1.1e10, fric=30,coh=2e6,ten=4e6 range mat=1 ;岩层1的块体力学参数(见表1)
zone k=8.7e9, g=4.2e9, fric=25,coh=1.5e6,ten=1.5e6 range mat=2
zone k=13.05e9, g=6.3e9, fric=31,coh=4e6,ten=2e6 range mat=3
change jmat=1 range reg 0,0 0,3 180,3 180,0 ;在这范围1内的块体间相互接触的接触面力学参数
change jmat=2 range reg 0,3 0,4.5 180,4.5 180,3
change jmat=3 range reg 0,4.5 0,10.2 180,10.2 180,4.5
prop jmat=1 jkn=7e9, jks=2e9, jcoh=0.1e6 , jfric=0,jten=0.1e6 ;在这范围1内的块体间相互接触的接触面力学参数
prop jmat=2 jkn=6e9, jks=2e9, jcoh=1e6 , jfric=20,jten=1e6
prop jmat=3 jkn=6e9, jks=2e9, jcoh=1e6 , jfric=20,jten=1e6
;工作面埋深550米
set gravity 0,-10 ;地下岩层主要受重力,还有构造应力(水平应力=垂直应力*侧压系数) insitu str -1.5144e7 0 -1.262e7 szz=-1.5144e7 ygrad 3e4 0 2.5e4 zgrad 0 3e4
;initi asituate stress初始设置应力,侧压系数为1.2
;(550-48.2)*2500*(-10)= -1.262e7
-1.262e7*1.2=-1.5144e7 ,1*2500*10=2.5e4,2.5e4*1.2=3.0e4
bound stress 0,0,-1.375e7 range 0 180 45.1 45.3 ; boundary stress sxx0 ,sxy0, syy0 range x1 x2 y1 y2
;550*2500*(-10)= -1.375e7
bound xvel=0 range -0.1 0.1 0 45.2 ;固定左边界(xvel-也就是x方向的速度),见图3 bound xvel=0 range 179.9 180.1 0 45.2 ;固定右边界
bound yvel=0 range 0 180 -0.1 0.1 ;固定下边界
solve ;计算
save fyuanyan1.save
注: insitu str sxx sxy syy szz=-1.6638e8 ygrad sxxy sxyy syyy zgrad szzx szzy (xgrad sxxx sxyx syyy,上面没有写,表示在x方向没有变化)
(σx=sxx ,σy=syy, σz=szz,τxy=sxy,τxz=sxz,τyz=syz弹性力学;grad表示梯度,即在此方向的变化量)
(xgrad sxxx sxyx syyy ygrad sxxy sxyy syyy zgrad szzx szzy
(sxx=sxx0+sxxx.x+sxxy.y,syy=syy0+syyx.x+syyy.y,szz=szz0+szzx.x+szzy.y)
(μ—侧压系数,sxx=syy. μ,szz=syy.μ,sxxy=syyy.μ,szzy=syyy.μ)
(τ=c+σ.tgυ,c值,反映岩石剪切时的粘结阻力,故称岩石的内聚力(或粘结力) ,υ,值反映岩石剪切时摩擦阻力,
的大小,故称岩石的内摩擦角,tgυ,相当于摩擦系数f 。

可得用c 、υ两个数在应力圆中判断某种应力状态下的
岩石是否产生破坏，通常，岩石愈坚硬，c 、υ两个值超大，反之亦然。

1G=103M=109 ()21E G υ=+，()
312E
K υ=-
;打入锚杆后的锚固体，其摩擦角和粘结力以用弹性模量都会增大，所以锚固体处的属性要改变，否则
锚杆的效果显不著。