FLAC3D介绍

的，如参与热-力耦合、热-水力耦合、甚至可结合 动力分析模块进行完全动力耦合分析。
自定义本构模型模块
FLAC3D为高级用户定制了自定义本构模型应用接 口，即支持用户遵循FLAC3D接口通讯规则编制特 定 本 构 模 型 ， 并 为 FLAC3D 所 调 用 。 目 前 ， FLAC3D所支持的高级开发环境为Visual C++，编 译 文 件 格 式 为 动 态 链 接 库 （ DLL ） 。 请 访 问 www.itasca-udm.com了解更多。
多核处理器并行计算 — 在多核处理器硬件系统架构 下，FLAC3D采用多线程技术进行并行计算，经过测 试对比发现，相对于单核情形，双核并行计算的计 算效率可提高至1.8倍，特别地，并行计算技术与本 构自定义模型不产生冲突
二 维 网 格 拉 伸 工 具 — 基 于 FLAC 模 型 文 件 建 立 FLAC3D三维模型的网格生成工具，支持两种生成形 式：单向线性拉伸和沿某一对称轴旋转拉伸
遍布节理模型的本构自定义和修正 特点：基于连续性理论再现实验室岩石试样 破坏特征及其基于FLAC3D的本构自定义
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新版功能
功能强大 作为一款岩土工程数值分析首选工具，FLAC3D所具有 的突出优势是能为物理不稳定问题提供稳定解。基于连 续性方法理论特点，FLAC3D特别适用于等效均质体系 统静/动态问题求解分析。迄今为止，FLAC3D已经广泛 应用于边坡、地下洞室、废弃料隔离、能源处理、地震/ 微震解译和深埋地下结构等一系列常规、非常规工程问 题研究。
主要特征
FLAC3D V4.0
基于FLAC连续介质理论的三维分析、试 验、和设计软件，被岩土工程、土木工 程和采矿工程师广泛用于模拟FEM理论 所不能企及的复杂问题，如：复杂工况 问题、大变形问题、复杂非线性行为和 不稳定系统问题（甚至是大范围屈服/破 坏，或坍塌）。
连续介质大变形模拟，针对介质非连续特点，程序亦提 供了界面单元(interface)以模拟沿不连续结构面的滑移/分 离响应,，如断层、节理和摩擦边界的力学响应
采矿工程：地下崩落法开采设计
特点：a.开采过程对采矿设施（竖井、铁路
等）造成的安全隐患评价；b.崩落开采过程
中上部边坡变形破坏机理
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粘弹性和粘塑性特征。与其它可选模块不同地，由于
时间尺度上的悬殊差异，蠕变分析不可参与动力耦合
分析。
数值模型前处理器 — Kubrix
Kubrix是一款专为ITASCA数值软件所设计、定制的高 端模型前处理软件，当前版本提供了面向FLAC3D和 3DEC程序的模型数据输出接口。 Kubrix几乎具备与所有大型CAD辅助设计软件的模型 文件通讯能力，以STL格式完成数据输入，Kubrix为用 户提供一系列的网格划分控制技术。Kubrix网格划分
基于完全耦合算法的地下水分析模块(包括负孔压计算、 饱和-非饱和流计算、自由液面计算 )，满足复杂流-固耦 合问题的需要，此外，程序另外植入的浸润面定义功能 适用于常规的有效应力计算分析
此处为工具 栏位置
后处理管理 窗口 工程管理窗口
命令驱动操作 窗口
基坑开挖/支护模拟
FLAC3D.V4.0操作界面 基坑开挖，坍塌过程的大变形模拟
与Windows操作系统类型一致地，提供32位和64位两款 程序版本
强大的分析功能：除基本模块所提供的常规分析功能外， 还包括若干可选功能模块，包括：温度分析、蠕变分析、 动力分析、和基于C++编译环境的自定义本构模型模块
超常规材料属性定义方法：任一属性可服从连续梯度和 数理统计分布规律进行定义
高度验证和认可 FLAC3D开发成型于1994年，迄今已有10多年的成功应 用历史，具有遍布世界范围内50个国家、超过600个用 户的庞大用户群，包括工程师、咨询师和科研工作者。
石油行业的流-固耦合问题研究 特点：a.仅考虑少量断层；b.油相迁移 运动特征及其断层带的影响
大型地下洞室开挖稳定分析 特点：a.模型异常复杂；b.深埋洞室超 高地应力；c.硬岩在高地应力下的脆性 破坏及其时效作用
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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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
适用范围广泛 程序并不是为某单一行业领域所设计、定制。源于离散 单元法的突出算法优势，FLAC3D被岩土、采矿等一系 列领域的科研工作者广泛应用于分析、测试和设计工作。
方便快捷的使用特征 FLAC3D可运行于所有Windows操作平台，具有命令流 和图形用户界面两种操作模式。程序内置岩土工程领域 几乎所有的成熟材料本构模型，辅以静/动态求解模式和 高度友好用户界面，使得数值分析过程异常快捷有效。 特别地，FLAC3D植入程序编译器FISH，极大拓展了用 户对分析流程和FLAC3D内核的操控手段。
主要特征
动力分析模块中，特别增加的用于描述剪切模量和阻尼比随 应变关联的粘滞性阻尼模型
丰富的结构单元库(梁、锚杆/锚索、桩、壳、土工织物、衬 砌单元)，内嵌了完备的非线性材料本构(结构单元和岩/土介 质非协调变形)，可用于极其复杂的结构-岩/土相互作用分析
内置程序编译器(FISH)添加用户自定义功能(如，自定义本构 模型，定义新变量和新命令)
霍克-布朗本构模型：新版本程序植入了霍克-布朗本 构模型；该模型具有的非线性屈服面特征考虑了强 度的围压效应， 并随围压水平变化采用不同的流动 法则，实践证明，霍克-布朗模型对于岩体材料力学 行为的描述具有独到的优势
64位版本 — FLAC3D自版本V3.1之后，除已有的32 位程序外，特别定制开发了面向Windows XP X64或 Windows Vista 64操作系统的64位应用程序，计算效 率和最大寻址能力均得到一定程度的提高
大型地下洞室开挖/支护稳定性分析 特点：a.模型构造异常复杂 ；b.深埋洞室，超高 地应力；c.软弱岩体参数校正在高地应力作用下 的大变形特征；d.岩柱稳定性及支护效果评价
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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
内置复杂模型自动生成器：FLAC3D程序预定义若干通用 模型单元，如交叉隧洞、块状地质体等，极大提高常规 分析建模效率
高端的初始应力环境处理手段：FLAC3D可以处理极其复 杂的地应力场初始化问题，且严格保证执行过程的精确、 高效性
多样化的边界条件极其快捷定义：如力边界、速度边界、 加速度边界、自由域边界等
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
‘嵌入式’衬砌结构单元 — 新版‘嵌入式’衬砌单 元技术弥补了以往单面接触衬砌单元在模拟双面接 触情形的不足，如基坑开挖中挡墙支护的模拟，嵌 入地基的部分挡墙结构在其两侧均与岩土体发生相 互作用，使得计算条件更为贴近实际
特点：a.无支护情况下，基坑失稳破坏特征； b.支护结构型式较为复杂，包括锚索和挡墙
结构，模型中需要重点考虑这两种结构的联
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合作用以及结构与土的相互作用特征
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显示差分(中心差分)求解理论，为物理不稳定系统提供稳 定解，时间追赶法辅助用户洞悉节点及网格单元变形历 史和应力路径，特别地，能够真实展示与路径相关的材 料强度峰后行为
丰富的本构模型库(如，弹性、Mohr-Coulomb理想弹塑 性、遍布节理、双屈服、应变软化、修正剑桥和HoekBrown模型) ，程序基本模块包括12款本构模型：‘空’ 模型、3个弹性模型、8个弹塑性模型
FLAC3D 已 经 在 工 程 、 咨 询 、 教 学 和 研究中应用了近十余年，目前持证用 户超过500个，遍布50多个国家，岩 土数值分析的首选工具。
更为友好的图形用户界面 —基于三维OpenGL技术 开发的扩展、快速交互式菜单操作界面，为用户提 供广泛对象可视化功能，包括：模型构造；位移/速 度的向量或等值线显示；节理面变形和应力；结构 单元变形和应力；以及变形流动等，且程序支持一 系列工业标准格式图形输出
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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（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱMD) 的交通隧洞网络四面体网格模型