FLAC3D岩土软件-本构模型ppt课件
土木工程数值模拟(FLAC3D)课件第8章
P
3
3
a L
Pa +
P
3 a +
X
P 剪力图
弯矩图
2020/7/10
土木工程数值模拟(FLAC)
6
第八章 结构单元
该例子用到下列参数: 横截面积A=0.006m3 杨氏模量E=200GPa 泊松比=0.30 y轴惯性矩Iy=20010-6m4 z轴惯性矩Iz=20010-6m4 极惯性矩J=0.0 点载荷P=10000N
土工格栅(或衬 砌)中层切向平 面
构件的平均法线方向作为z轴
;x和y轴在切向平面内任意
定位
2020/7/10
土木工程数值模拟(FLAC)
z 索(或桩)横截面
y 索(或桩)构件 z
y x
土工格栅(或衬 砌)构件
3
第八章1 x1
w1
u1
y 1 1 y1
z2
x2 x
w2
2
u2
2 y2
2 U2
Z u1
Y 1
2020/7/10
土木工程数值模拟(FLAC)
8
第八章 结构单元
锚索中轴向力分布
水泥浆中应力分布
2020/7/10
土木工程数值模拟(FLAC)
9
第八章 结构单元
桩
桩构件的刚度矩阵与梁构 件的刚度矩阵是相同的。 除了提供梁的构造特性外, 桩还提供了与网格的法线 方向和剪切方向所发生的 交互摩擦作用。在这点上, 桩实际上是组合了梁和锚 索的作用。
梁结构坐标系统及12个自由度
默认下,每个梁构件具 有各向同性、无屈服的 线性弹性材料,然而, 人们可以指定塑性力矩, 或者在构件之间引进塑 性铰链。
2020/7/10
FLAC,FLAC3D基础与应用ppt课件
;材料参数
prop bulk 3e6 shear 1e6
ini dens 2000
;初始条件
fix z ran z -.1 .1
37
New Features in FLAC3D Version 3.1
1. 多处理器的并行计算功能 2. 新结构单元类型 “Embedded Liner” 提供两个方向的
接触作用,可以很好地模拟挡土墙 3. 对四面体单元采用新的混合离散方法 “Nodal Mixed
Discretization” 提供塑性问题更精确的解答 4. 64位程序 5. 包含命令手册、FISH手册和应用实例的帮助
•Charles Fairhurst
美国工程院、瑞典皇家工程院院士,国际岩石力学 学科和岩石力学学会创始人之一,历任国际岩石力 学学会主席和副主席,国际岩石力学学会Muller奖、 美国岩石力学学会终生成就奖获得者。
•Peter Cundall
美国工程院、英国皇家工程院院士,国际资深计算 岩石力学学家。
关于教材
3
关于课程
• 2005-11-29 河海土木院研究生会组织 • 2006-10-13 同济大学土木工程学院 • 2006-10-26 河海大学金水节 • 2007-04-15 东南大学交通学院 • 2007-07-18 同济大学土木工程学院 • 2007-11-03 河海大学岩土所组织FLAC学术沙龙 • 2007-11-29 河南工业大学 • 2008-11-15 河海大学河海金水节培训 • 2010-11-10 河海大学校庆报告 • 2011-06-18 河海大学举办ITASCA技术与应用专题(南京)研讨会 • 2011-10-16 河南理工大学 • 2011-11-03 南京工业大学交通学院 • 2011-11-24 河海大学土木与交通学院研究生会 • 2011-06-18_ITASCA技术与应用专题(南京)研讨会
土木工程数值模拟(FLAC3D)课件第1章
同时,关键词size还可配合ratio来进行 运用,使得各单元间的长度按照一定 的比率逐渐增大或减小。
gen zone radcyl size 5 10 6 12 & ratio 1 1 1 1.2
建立比较复杂的计算模型,即通过生成这 些基本的单元来进行“拼凑”。如建立一个马 蹄形断面的隧道
对于体积模量和剪切模量,其和弹性模量之 间存在一转化公式:
或
对于材料的密度(干密度、湿密度等)则采用 initial命令来设置,即:
ini density * (range ---) 材料若考虑密度,则必须设置重力加速度,重 力加速度的设置采用set命令,即:
set gravity 0 0 –10 若重力方向为沿Z轴正向,则为10,若沿Z轴 负向,则为-10,若沿Y轴负向,则应设置为:
速度边界设置主要采用apply命令进行设置,相 应的可设置的速度变量为xvel、yvel、zvel,例如:
apply xvel 2e-7 range x –0.1 0.1
其表示将x=0面上所有的节点速度均设置为2e-7 ,若随着计算,需移除初始边界,则采用apply remove 命令进行删除操作。
11
分析过程
学习内容
➢ 建模、划分网格 ➢ 本构模型及参数 ➢ 边界条件、初始条件及加载 ➢ 初始地应力的生成方法及初始平衡求解 ➢ 求解及结果输出
建模、划分网格
在FLAC3D程序中建立计算网格主要采用gen 命令,该命令可生成点(point)、面(surface)和单元 (zone)。由于点和面在三维计算程序中应用相对 较少,此处主要介绍单元(zone)的生成和组合方 法。主要命令:
此处所讨论的是公共面上网格的大小和划分的 份数不一致或者两相邻面间存在间隙的问题。对于 公共面上网格的大小和划分的份数不一致,主要采 用attach命令来进行连接,而对两相邻面间存在间 隙的问题,则采用gen merge 命令来进行连接的操 作。
土木工程数值模拟(FLAC3D)课件第1章
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
网格单元间的连接
采用FLAC3D进行计算,所建立的模型需是一个 连续的整体,否则计算结果将出现较大的误差甚至 无法进行计算。对于在建立模型时,各关键点的坐 标是准确无误输入且各公共面的网格数和大小均完 全一致的模型,无需进行任何操作,模型即自动完 成相互间的连接。
对所有单元
应力—应变关系 (本构模型)
2020/7/10
节点力 单元积分 新的应力
10
简单实例
gen zone brick size 6 8 8 model mohr prop bulk 1e8 shear 0.3e8 prop fric 35 coh 1e3 tens 1e3 set grav 0,0,-9.81 ini dens 2000 fix x range x -0.1 0.1 fix x range x 5.9 6.1 fix y range y -0.1 0.1 fix y range y 7.9 8.1 fix z range z -0.1 0.1 hist unbal hist gp zdisp 4,4,8 solve save t1.sav rest t1.sav model null range x 2,4 y 2,6 z 5,10 set large initial xdis 0.0 ydis 0.0 zdis 0.0 step 1000 save t2.sav
这是通过radtun和 radcyl来组合生成所 需要的模型。它们两者的生成关键点的 描述存在较大的区别。
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。
FLAC3D教程
目录
• FLAC3D软件介绍 • FLAC3D基本操作 • 建模与网格划分 • 材料属性与边界条件设置 • 计算过程控制与结果输出 • FLAC3D在岩土工程中的应用实例
01 FLAC3D软件介 绍
软件背景及发展历程
FLAC3D的起源
FLAC3D是Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions的简称, 起源于20世纪80年代,由Itasca Consulting Group, Inc.公司开发。
材料参数设置
针对所选材料类型,设置相应的 材料参数,如弹性模量、泊松比 、密度等。
材料本构模型
根据材料特性,选择合适的本构 模型,如摩尔-库伦模型、德鲁克 -普拉格模型等。
边界条件类型及设置方法
边界条件类型
FLAC3D支持多种边界条件类型,如位移边界、速度边界、应力 边界等。
边界条件设置方法
用户可以通过指定节点或面的位移、速度或应力值来设置边界条 件。
周期性边界条件
对于具有周期性的模型,可以设置周期性边界条件以模拟无限域 问题。
初始条件设置
初始应力场设置
根据地质资料或工程经验,设置模型的初始应力 场。
初始位移场设置
对于存在初始变形的模型,可以设置初始位移场 。
初始孔隙压力设置
对于涉及流体流动的模型,可以设置初始孔隙压 力。
05 计算过程控制与 结果输出
如果发现模型存在问题,需要及时进行修复。FLAC3D提供了多种修复 工具,如删除、修补、平滑等,可以帮助用户快速修复模型中的错误。
03
实例分析
通过具体案例展示模型检查和修复的过程和效果,帮助用户掌握相关技
FLAC3D学习
FLAC3D学习1.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。
FLAC3D (FatLagrangianAnalyiofContinua)由美国Itaca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ANSIC++语言编写的。
1对模拟塑性破坏和塑性流动采用的是“混合离散法”。
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
flacd结构单元教程ppt文档
• 土工格栅(geogrid)
通过连接实现岩土体或结构与其它结构发生
• 衬砌单元(liner)
相互作用。
➢ 注意:结构节点并不是简单地与实体网格的
节点(gridpoint)建立联系,也不能建立node
与gridpoint之间的link
2、结构单元的建模方法
➢ 梁单元
sel beam id 1 beg 4 0 -1 end 5 0 -2 nseg 4
sel beam id=1 begin=( 6, 0, 0) end=( 9, 0, 0) nseg=3
; ======================================================
; Assign beam properties
sel beam id=1 prop emod=2e11 nu=0.30 &
2、结构单元的建模方法—线型结构单元
先建立节点再联接成单元的方法;
2、结构单元的建模方法—壳型结构单元
➢ 壳单元
2、结构单元的建模方法—壳型结构单元
def set_vals global ptA = 25.0 * sin( 40.0*degrad ) ; global ptB = 25.0 * cos( 40.0*degrad ) end @set_vals generate zone cylinder p0=( 0.0, 0.0, 0.0 ) &
; Print out beam responses.
list sel beam force
list sel beam moment
list sel node disp range id=7
return
FLACD基础知识PPT课件
第38页/共51页
9、数据记录
• hist gp xdisp -0.1 30 1.55 • hist gp xdisp 4.62 30 1.55 • hist gp zdisp 2.26 15 3.2 • hist gp zdisp 2.26 15 -0.1 ; • 显示: • plot hist 1 • plot hist 2
gen zone cyl p0 0 0 0 p1 5 0 0 p2 0 3 0 p3 0 0 5 size 5 3 6 group 2
圆柱形
第16页/共51页
gen zone radb p0 0 0 0 p1 5 0 0 p2 0 3 0 p3 0 0 5 p8 3 0 0 p9 0 2 0 p10 0 0 2 size 5 3 6 8 group 3
位移边界和应力边界
第23页/共51页
应力边界
• apply szz=-1e5 sxz=-.5e5 range z -.1 .1
z
σzz
σxz
x
第24页/共51页
应力梯度的施加
• apply sxx -10e5 gradient 0 0 1e5 range z 100 0
z
第25页/共51页
σxx
圆柱形 隧道
第19页/共51页
gen zone cshell p0 0 0 0 p1 5 0 0 p2 0 3 0 p3 0 0 5 p8 3 0 0 p9 0 0 3 p10 3 3 0 p11 0 3 3 size 3 5 10 4 group 1
圆柱壳体
第20页/共51页
gen zone cylint p0 0 0 0 p1 5 0 0 p2 0 5 0 p3 0 0 5 p8 3 3 0 p9 0 0 3 p10 3 5 0 p11 0 5 3 p12 5 3 0 p13 5 0 3 size 3 5 10 4 group 1
FLAC、FLAC3D-英文讲义01-PPT
4. Generic grid generation tool to facilitate grid creation
New Features in FLAC3D Version 3.1
*partial list of models created by (or developed for) code users
01:00 - 02:00
02:00 - 03:00 03:00 – 03:15 03:15 - 04:15 04:15 – 05:00
Training Schedule
October 27, 2008 (afternoon)
Overview of FLAC/FLAC3D features and capabilities – Overview of capabilities in geo-engineering – Theoretical basis – General operation procedures Grid generation for FLAC models – New virtual-grid generation tools – Automatic re-meshing capability during cycling Break Structural element topics – Connecting structural elements to represent multiple support – Simulating pre-tensioning Stress initialization techniques – Techniques for initializing stress in non-uniform grids
土木工程数值模拟(FLAC3D)课件第9-10章
prop dens 2000 bul 2.e8 shea 1.e8 cohesion 0.0 ;材料的性质: 密度为 2000, 体积模量为 ,剪切模量 为 , ;粘聚力为0
prop friction 30. dilation 0. tension 0 ;内摩擦角为 ,剪胀角为0,抗拉强度为0
土木工程数值模拟(FLAC)
7
第九章 简单实例分析
2020/7/10
土木工程数值模拟(FLAC)
8
第九章 简单实例分析
new
;新建
def setup
;定义函数setup
numy = 8
;定义常量numy为8
depth = 10.0
;depth为10
end
;结束对函数的定义
setup
;运行函数setup
plot create view_int ;显示,并创建标题view_int plot add surface ;显示表面 plot add interface red ;显示交互面为红色 plot show ;打开图形 save int.sav ; 形成sav文件,并保存为int.sav
2020/7/10
group Base ;建立另外一个块体网格,其大小为 ,其尺寸及位置是p0 、p1、 p2、p3、 ;p4、p5、p6和p7等楔型体的8个角点坐标来决定,并把这个区域归为一个群, ;名为Base(即下面的底座)。 ; Create Top - 1 unit high for initial spacing gen zone brick size 3 3 3 &
2020/7/10
土木工程数值模拟(FLAC)
FLAC3D数值模拟基础.ppt
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
FLAC3D的前后处理
术语
区域(Zone)……有限差分划分的带在几何上是最小的区
域,在在这个区域里的每一个现象的变化,如应力应变都可以
1 承受荷载能力与变形分析:用于边坡稳定和基础设计 2 渐进破坏与坍塌反演:用于硬岩采矿和隧道设计 3 断层构造的影响研究:用于采矿设计 4 施加于地质体锚索支护所提供的支护力研究:岩锚和土钉的设计 5 排水和不排水加载条件下全饱和流体流动和孔隙压力扩散研究:挡土 墙结构的地下水流动和土体固结研究 6 粘性材料的蠕变特性:用于碳酸钾盐矿设计 7 陡滑面地质结构的动态加载:用于地震工程和矿山岩爆研究 8 爆炸荷载和振动的动态响应:用于隧道开挖和采矿活动 9 结构的地震感应:用于土坝设计 10 由于温度诱发荷载所导致的变形和结构的不稳定:高辐射废料地下埋 藏的性能评价 12 大变形材料分析:用于研究粮仓谷物流动及井巷和矿洞中材料的总体 流动
格网点
估计出,。各种形状的多面体(立方体、楔形、锥体、四面体 格网区域
等)可用来构造模型并可用plot显示出来。每一个多面体可能
有一套或两套表层设置,这由5个四面体组成。默认的情况下, 水 平
两个表层设置用在对计算精度要求高的情况下,区域的另外一
边界 压力
种叫法是要素。
栅格点(GridPoint)……栅格点是有限差分单元的角点。
一个多面体可能有5个、6个、7个或8个网格点,主要取决于多
面体的形状。给定每个节点的x,y和z值这样就具体确定了有限
FLAC3D岩土软件-本构模型
z_group(zp) = 'other' endif
zp = z_next(zp)
endLoop end ShowPlasticZones
plo crea qqq plo add surf red range group yield plo add axes green plo set rot 123 313 3 plo set mag 1.5
hist zone syy 1,1,0 ;采样记录座标[1,1,0]处单元体 yy方向应力
step 3000
第二十八页,共48页。
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
第四十页,共48页。
6.3 体积硬化/软化
体积硬化化关系到不可逆压缩,增加同向压力可以引起体积永久减小,在胶结的砂、砾石和固 结的粘土中,这种现象最常见。 可以用模D一Y模型和剑桥模型来模拟体积硬化/软化,D一Y模型假设硬化取决于塑性应变,而剑
桥模型则把硬化作为切应变和体应变的函数处理。
关于体积硬化的修正剑桥模型的简.单练习见例题8一2,有关结果如图8-5~8-8
ini pp 1e5
第二十九页,共48页。
3 材料参数的附加关键字
有三个附加关键字来修订材料参数赋值,必须紧跟在参数值后
第三十页,共48页。
4 材料变形参数
第三十一页,共48页。
第三十二页,共48页。
5 材料的强度参数 内聚力、摩擦角和抗拉强度
第三十三页,共48页。
第三十四页,共48页。
一个FLAC的PPT__本构模型
其中:
d d 偏应力张量 和偏应变张量 的本构 关 式中:
总应力:
球应力张量 关系
iso
和球应变张量 kk 的本构
Model visc(H-N)
三. 源程序分解
const char *UserViscousModel::Initialize(unsigned,State *) { G 求解系数:dGD2V= ; dG2 = 2.0 * dShear; 2 if (dViscosity <= 0.0) dGD2V = 0.0; 1. 如果粘滞系数 <=0, dGD2V=0; else dGD2V = 0.5 * dShear / dViscosity; 2. 否则dGD2V为真值。 return(0); } const char *UserViscousModel::Run(unsigned uDim,State *ps) { if ((uDim!=3)&&(uDim!=2)) return("Illegal dimension in UserViscousModel"); double dD = dGD2V * (ps->bCreep ? ps->dTimeStep : 0.0); if (dD > 0.5) return("Timestep too large for UserViscousModel"); 求解系数:dD= 1. 如果蠕变指标为真,则 返回真值; 2. 否则dD=0。
常用模型信息传递指针变量
返回目录模型源程序分解来自返回目录静力本构
(Mohr-Coulomb)
MC本构
① ②
①-剪切屈服 ②-拉伸屈服
1. 屈服函数
2024版Flac3D教学
结合课程案例及实际工程问题,运用Flac3D进行数值模拟分析, 得出了有价值的结论,为工程设计提供了重要参考。
30
未来发展趋势预测
智能化发展
随着人工智能技术的不 断发展,未来Flac3D有 望实现智能化建模与分 析,提高模拟效率和准 确性。
2024/1/24
多场耦合分析
岩土工程问题往往涉及 多物理场的耦合作用, 未来Flac3D将更加注重 多场耦合分析功能的发 展与完善。
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
高性能计算应用
借助高性能计算技术, Flac3D有望解决更大规 模、更复杂的岩土工程 问题,提高计算效率。
31
拓展学习资源推荐
学术论文
建议阅读相关领域的学术论文, 了解最新的研究进展和成果,加 深对Flac3D原理和应用的理解。
技术论坛
可以参与相关技术论坛的讨论, 与同行交流经验心得,共同解决 遇到的问题。
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
FLAC-FLAC3D基础与应用(结构单元)PPT课件
1
FLAC3D中的结构单元
• 有限单元 • 梁(beam)单元
beam
cable
• 锚索(cable)单元
• 桩(pile)单元
○ 锚杆: rockbolt
• 壳(shell)单元
shell geogrid
• 格栅(geogrid)单元
○ 土工织物;土工格栅
pile
liner
2
结构单元的应用
• Link可以与任何位置的
grid进行联系,而不一定
要与grid的坐标一致。 群桩 = 插秧
7
默认的连接属性
建模SEL结构模型时,程序自动建立结构 node与zone的连接 (node-zone links)
8
Node-Node Links
• SEL nodes 之间不会自动生成联系. • 必须手动设置node之间的联系 (e.g., beam and cable) 这
13
隧道与土体的相互作用
• 半圆隧道直径3.25m
• 上覆土层厚度5m
ht • 计算范围3r
r
• 土体弹性计算
○ (K=30MPa, G=10MPa)
hb
• 参数化编程
○ 几何尺寸
B
○ 模型参数
○ 网格形状
14
计算步骤
模型网格 计算结果
初始应力生成 施加管片
15
管片的连接
• 冷连接
○ 弯矩和剪力不能直接在环与环 间传递,只能通过其相邻的介 质传递
• 土与结构的相互作用
○ 桩基;基坑;边坡锚固 ○ 地下硐室的支撑结构;采矿;盾构 ○ 土工织物;土工合成材料
• 结构不宜复杂
○ 岩土工程软件,不宜单纯的结构分析
[最新]岩土工程的数值方法-FLAC3D的应用介绍ppt版(共15页)
用x方向上的固定位移边界,在基底上应用固定边界。 地质资料没有提供初始的构造应力条件,因而,假定模型的初始应
力是由岩体自重引起的,可以分为有垂向和水平向初始应力
六、一些成果图像
FLAC3D 2.00
Step 19143 Model Perspective 10:38:41 Wed Nov 12 2003
X: 2.052e+002 X: 40.000
Y: 1.927e+002 Y: 0.000
Z:5.934e+002 Z:220.000
Dist:1.145e+003 Mag.: 0.8
Ang.: 22.500
Contour of SMax
Gradient Calculation -1.3757e+006 to -5.0000e+005 -5.0000e+005 to 0.0000e+000 0.0000e+000 to 5.0000e+005 5.0000e+005 to 1.0000e+006 1.0000e+006 to 1.5000e+006 1.5000e+006 to 2.0000e+006 2.0000e+006 to 2.5000e+006 2.5000e+006 to 3.0000e+006 3.0000e+006 to 3.5000e+006 3.5000e+006 to 3.5463e+006
可见,由于在模型数值模拟中的输入数据中存在着大量 的不确定性,使得希望模型可以提供设计数据(如,预期位移 等)是无益的。这时,数值模型的作用是刻画特定的实际系统 的力学机制,并由模型的力学行为来洞察和领会工程设计。
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FLAC3D5.00培训教程
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土体本构模型PPT课件
个)应力分量来表示,即3个正应力分量
,3个剪应力分量
写
成矩阵 x形,式y 为, z
xy , yz , zx
x y z xy yz zx T
应力偏量
T
x p y p z p xy yz xz
偏应力
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§1.应力和应变
(一)应力和应变分量的几种表示方法 1.一般分量
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§2.土体三维变形的试验
1.三轴仪应力变形试验
三轴仪的构造示意如图5-10所示。
试样ห้องสมุดไป่ตู้
测孔压
加围压
第34页/共242页
图5-10
§2.土体三维变形试验
仪器构造: 中间为圆柱形土样。其下为透水石,透水石放在三轴仪底座上;试样顶部也 放有透水石再上面是金属的试样帽。 试验时,土样的上下两端与透水石接触处,分别放置滤纸。试样外侧包有薄橡皮 膜,膜的下端扎紧于底座,上端扎紧于试样帽。 所谓压力室就是能够施加水压力或气压力的密室,侧向为有机玻璃筒,上部为金 属顶盖,下部固定于底座,其间设有密封圈防止漏水,顶盖的中央为一金属活塞 杆传递竖向荷载。
本构关系:材料的应力~应变(~时间)关系
本构模型:反映材料的应力-应变(-时间)关系的数学模型,即数学表 达式。当然,这种数学表达式可能很复杂,而且包括一系列的数学表达 式。
E
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§1.应力和应变
(一)应力和应变分量的几种表示方法 1.一般分量
(1)矩阵或向量表示法
土体中一点的应力状态,可以用处于该点的正六面体单元的表面上的6个(9
图9
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§1.应力和应变
更常用的是用p-q平面的应力路径
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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
hist zone syy 1,1,0 ;采样记录座标[1,1,0] 处单元体yy方向应力
step 3000
FLAC3D岩土软件-本构模型
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
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
29
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
第 五 章 本构模型
FLAC3D岩土软件-本构模型
1
一般性考虑 — 选择本构模型及参数
本构模型类型 零模型
代表性的材料类型 挖空区
应用实例 洞穴,开挖和将要回填的区域
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
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
可化各的向塑函同性数性和的岩剪材石切料材强料度FL是AC体3D积岩变土软件位位-本于于构粘岩模土石型中中的的岩岩土土工工程程
2
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3
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4
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
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;
10
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11
本构模型的选择
Model <关键字> range
model mohr
model null range x=2,4 y=2,6 z=5,10
Prop <关键字1> <关键字2> <关键字3>
prop bulk = 1e8 shear = 0.3e8 fric = 35 prop coh = 1e10 tens = 1e10 。 注意:(1) 材料的本构模型必须先定义,以便绘图或显示材料参数。(2)如 果材料参数关键字与本构模型不协调,则弹出警告信息,提示用户接受了不需要 的材料参数值;(3)本构模型需要的材料参数没有指定时,系统使用默认值, 除非另外指定,默认值为0
双线性应变强化/软化节 理化塑性模型
具有强度各向异性的薄板层 状材料(如板岩)
具有非线性硬化和软化行为 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
双屈服塑性模型
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
水力回填材料
修正的剑桥粘土模型 霍克-布朗模型
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.
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6
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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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
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例7-1 摩尔-库伦压缩测试 new
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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5
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
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;
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
摩尔-库仑塑性模型
松散状和粘结状粒状散体材 料:土体、岩石、混凝土
通用的岩土力学模型(如边坡稳定问题和地下开挖)
节理化塑性模型
应变硬化/软化摩尔-库仑 模型
s3
ft=0
B
C
c
2c
st tan f
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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是一个经验公式, 用来
描述均质岩体的强度极限. 该模型的塑性流动法则是围压
的函数.
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