FLAC3D快速入门手册翻译版一米.docx
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FLAC3D快速入门手册翻译版一米
FLAC_3D快速入门(手册翻译版——一米)
FLAC3D3.0版本3.0中文手册
一米
固定y范围y-0.10.1固定y范围y7.98.1固定z范围z-0.10.1
应用szz-1e6范围z7.98.1histunbhist总成xvel344hist总成zdisp008step1500
;求解(可使用步进命令或求解命令)
模型开始时,最大不平衡力为1MN。
经过1500步计算,最大不平衡力下降到大约270牛顿。
通过绘制第一个历史变量图,我们可以看到最大不平衡力接近“0”。
输入以下命令,在FLAC3D中显示图2.15中的图像:
图表hist1
输入:
图表hist2图表hist3
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图2.15最大不平衡力记录
可以分别看到记录节点的速度记录图(见图2.16)和位移记录图(见图2.16)。
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2.17).从图2.16中可以看出,速度值已经接近“0”;我们还可以在图2.17中看到
位移值已经接近固定值。
上述条件都说明了一件事:
模型
已经达到初始平衡状态。
图2.16节点(3,4,4)x向速度记录图
图2.17节点(0,0,8)z向位移记录图
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如果用户希望FLAC3D在计算结束时自动控制(当最大不平衡力小于某个极限值时),他可以使用求解而不是步进命令。
在上面的例子中,步骤1500可以由sovle代替。
这一次,计算将在1650停止。
如果也记录了上述变量的历史记录,则绘制的图表应与前三个图表大体相同。
如果我们使用求解命令,默认情况下,系统通过最大不平衡力的比值来控制计算过程。
当最大不平衡力与初始施加的节点力的平均值之比小于1×10-5时,计算将停止。
在输入求解命令之前,我们也可以通过输入以下命令来手动设置该比率:
在这里设置机械比率=f,f是用户给出的比率限制。
回顾示例2.21,我们可以只使用INI命令初始化模型,并使模型达到初始平衡状态,而不需要任何计算步骤:
inisxx=-1e61e6
szz=-1e6
syy=-
现在最大不平衡力接近“0*”如果没有,我们可以用solve命令来证明。
请注意,在这种情况下,模型的初始位移自然为“0”。
让我们回到挖掘问题。
根据示例2.20中的命令,模型应该处于应力平衡状态。
在输入之前,我们在示例2.20中输入命令:
步骤1
你会发现最大不平衡力约为7000牛顿,与此问题中的最大自重应力(约2.7×105牛顿)相比,这是非常小的。
当然,由于使用了周围的扩散网格,模型中仍然存在不平衡力。
如果所有模型都采用相同尺寸的单元网格,那么最大不平衡力应该几乎等于“0”。
如果模型中存在梯度变化和不同大小的网格单元,则需要通过一些计算步骤使模型达到初始平衡状态。
如果我们举一个例子
在2.20中输入求解命令,然后在1040处停止计算,此时最大不平衡力比应小于1×105。
在问题的仿真分析中,保证模型在变化前达到初始平衡状态是非常重要的。
我们应该用历史命令来记录一些变量的变化过程,用计算的步骤来帮助我
科学家判断模型是否达到了平衡状态。
如果计算步骤的数量太少,模型不会达到平衡。
*
:
不可能完全等于“0”,因为计算中引入了单精度和双精度运算。
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状态,那么对问题的分析就会有更大的影响。
相反,计算太多的步骤(模型可能已经达到平衡)对问题的分析没有影响(应该说它使解更精确),但它需要更多的时间。
在FLAC3D计算过程中,我们可以随时按下键盘上的“ESC”键来暂停计算。
这通常用于步骤命令求解的情况,尤其是求解步骤集的数量非常大。
我们可以按“ESC”键暂停计算,然后查看历史项目,然后继续计算,直到计算达到平衡状态。
2.7.5模型条件的变化
FLAC3D允许用户在计算的任何时候改变模型条件,包括:
(1)挖掘材料
(2)增加或消除节点处的外部载荷或应力
(3)改变模型中任何元素的本构模型或改变材料参数。
(4)在节点处固定或释放约束
挖掘由模型空命令执行;在任何节点上应用节点力都可以使用applyxforce(yforce,zforce)命令。
边界应力的变化已经在前面描述过了,可以使用apply命令。
模型和属性命令可用于更改本构模型和材料参数值。
约束(或释放)节点,可以使用固定(或自由)命令。
显然,我们可能需要重用一些命令来模拟模型条件的变化。
如果模型包括塑性材料的本构模型(如摩尔-库仑模型),则模型条件改变后可能不会达到平衡状态,换句话说,一些或所有模型的最大不均匀力将接近非零值而不是“0”。
这表明模型已经达到稳定的塑性流动状态。
(例如,部分或全部模型正在折叠)
在我们的沟渠挖掘模型中,我们使用示例2.20中的命令来构建和挖掘模型,然后使用下面示例2.22中的命令来监控模型的响应。
示例2.22沟渠开挖和模型响应监控
范围名称trenchx=0,1y=0,4z=0,2型号零范围trenchsetlarge
histgpxdisp1,0,0步骤1000
.47。
快开门
(get
已开始)
版本:
flac3d3.0
翻译:
一米
2009.06
说清楚
目前,市场上关于FLAC3D软件的教材很少。
在学习过程中,我们主要参考软件本身的用户手册。
虽然很难阅读英语手册,但它非常详细,我认为它是用户最好的教科书。
在阅读手册时,我翻译了它。
到目前为止,我已经翻译了这部分的内容(省略了一些内容和例子),还翻译了命令手册的前半部分。
翻译完成后,我会和网友分享。
然而,像我这样英语水平一般的人更难做这样的翻译。
我不确定我是否有毅力完成命令手册的后半部分。
虽然这种工作相对困难,但我想我学到了很多。
这本手册是最原始、最详细的基础教材。
只有当我理解了手册,我才能轻松地使用软件。
由于我的专业水平和英语能力的限制,问题是不可避免的,有些地方甚至会歪曲原意。
考虑到时间因素,翻译的措辞没有经过仔细考虑,也请网友理解。
如果你在翻译中发现任何错误,请要求读者改正。
一米
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一米
快速进入
门
这一部分将向第一次使用flac3d的用户介绍该软件的基本用法。
主要内容如下:
软件安装和启动;使用软件分析解决问题的步骤,在每个操作步骤中,都有简单的例子来说明这些步骤是如何具体操作的。
如果你熟悉软件,但很少用它来处理问题,那么这部分内容(尤其是2.7节)可以帮助你复习软件操作的要点。
本节的第3.3节详细介绍了如何全面解决该问题。
Flac3d支持两种模式*命令驱动和图形菜单驱动。
本手册中的大多数示例都采用了命令驱动模式。
我们相信这种模式可以为用户提供最清晰的操作软件的方式。
在第1.1节中,我们已经提到了命令驱动模式使flac3d在分析和解决工程问题方面成为一个强大的“万能玩家”。
然而,这种模式对于新用户或长期没有接触软件的老用户来说并不容易。
命令行必须通过键盘输入,键盘可以直接输入到软件的命令窗口,也可以保存为数据文件,然后通读软件的相关命令。
Flac3d可以识别40多个主命令和400多个从属关键字。
该部分主要包括以下内容:
在第2.1节中,您将学习如何在计算机上安装和启动flac3d软件。
在第2.2节中,使用一些简单的教学案例来帮助小组用户熟悉一些常见的命令。
3在用户建立自己的模型并进行分析和计算之前,有必要了解flac3d
一些基础知识。
flac3d的基本术语见第2.3节。
第2.4节主要解释有限差分网格的定义规则。
在第2.5节中,解释了输入命令的基本语法。
4在第2.6节中,描述了flac3d的特征,例如创建、命名和使用对象来
方便用户解决问题。
第2.7节逐步指导用户如何建模和分析问题。
每一步都分为两部分
开放讨论,并提供简单的例子来帮助用户理解。
第6节2.8-2.10分别讨论了系统的符号一致性、单位制和精度限制。
第7节2.11解释了软件中各种类型文件的创建和使用。
第82.12节简要介绍了图形菜单操作模式。
*
对于主要用户,通用图形菜单驱动模式仅执行图形输出或文件操作。
本章的最后一部分将向用户展示如何使用图形菜单驱动模式操作软件。
.1.
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2.1安装启动程序
2.1.1系统要求
安装和运行flac3d所需的最低系统配置如下
下面:
处理器:
时钟频率至少为1千兆赫。
处理器的主频率越高,flac3d的计算速度就越快。
硬盘:
安装软件至少需要12MB的硬盘空间。
如果加载了在线用户手册,则需要16MB的空间。
(请注意,默认情况下,安装软件时会自动加载用户手册)。
此外,至少需要100兆的硬盘空间来存储分析和计算过程中生成的各种文件。
内存启动软件至少需要3MB的内存。
在建模过程中,软件占用的内存将不断变化(见表2.1)。
窗口操作系统还将建模期间软件占用的内存限制在不超过2GB。
显示器:
1024×768分辨率,建议使用16位彩色显示器。
操作系统:
FLAC3D是32位操作系统的应用程序,因此基于英特尔技术的WINDOWS98及以上操作系统支持软件的安装和使用。
输出设备:
默认情况下,系统图形将输出到系统打印机。
它也可以复制到剪贴板或保存为格式化文件。
这里提到的格式包括:
增强元文件格式和位图文件格式(PCX/BMP/JPEG)。
用户可以使用设置绘图命令来指定输出的形式和格式。
2.1.2软件安装(略)2.1.3组件
软件的可执行文件是“F3300”。
“执行”。
FLAC3D是用VC++7.0编写的。
除了可执行程序,还有两组动态链接库(动态链接库文件),一组用于访问各种图形。
另一组提供各种内置的本构模型。
2.1.4应用和图形处理设备
当使用FLAC3D时,各种应用软件和图形处理设备将起到很大的辅助作用。
编辑器:
任何带有ASCII标准格式的文本编辑器都可以用来创建FLAC3D数据文件。
然而,我们必须注意一些“高级”的文档编辑器(如WordPerfect、Word和其他软件)。
这些编辑器将把格式描述信息编译成标准输出格式。
这些描述信息和
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它不能被FLAC3D识别,因此在导入此类文档时会有错误。
FLAC3D输入的数据文件必须采用标准ASCII码的形式。
图形输出设备:
FLAC3D支持多种类型的图形处理设备。
默认情况下,通过使用“打印硬拷贝”命令输出,生成的图形可以连接到系统的默认打印机。
(或通过FLAC3D主窗口文件菜单栏下的打印视图设置)
“绘制剪贴板”命令可以将显示的图形存储在WINDOWS剪贴板上(没有生成任何文件)。
然后,可以将图形粘贴到与增强的图元文件格式兼容的其他WINDOWS应用程序中。
“设置绘图图元文件”命令可以将图形保存为增强的图元格式,以便在计算或以后插入文档时参考。
通过命令:
设置绘图+关键字(pcx,位图,bmp或jpeg)可以存储在许多图像格式(pcx,bmp,JPEG等)。
)。
输出位图的分辨率由命名线控制:
设置打印大小。
当然,也可以使用设置绘图avi或设置绘图dcx和设置绘图影片命令将显示图形输出为视频格式。
无论是黑白还是彩色postscript打印机,都需要通过“设置打印postscript”命令来指定。
打印的图形将存储为文件,以便支持postscript格式的图形处理器可以读入和修改。
2.1.5启动软件
双击可执行文件“F3300。
”来启动程序,然后会弹出一个FLAC3D主窗口。
命令窗口附加在主窗口的底部。
我们可以直接在命令窗口中输入命令来执行相关命令。
命令窗口中显示的初始提示是:
“FLAC3D>”。
软件启动后,软件占用的系统内存会随着用户的操作而变化(例如,在建模过程中,系统会占用越来越多的内存)。
我们可以在命令窗口中输入打印内存系统命令,查看程序在此阶段占用的内存,以及操作系统也可以为软件提供的总内存。
如果在操作过程中发现命令失败(不是命令错误),那么系统一定分配了太少的内存,软件一定占用了太多的内存。
此时,最好退出并重新启动软件以释放内存。
表2.1列出了通常用于建立莫尔库仑材料模型的单位数量和软件占用的内存之间的近似对应关系。
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表2.4通用初始命令关键字描述表
命令活动节点条件初始设定节点x方向位移初始值设定节点Y方向位移初始值设定节点z方向位移初始值设定节点x方向速度初始值设定节点Y方向速度初始值设定节点z方向速度初始值设定节点z方向速度初始值设定节点z方向速度初始值单位条件密度Y设定单元的密度SxxSxySxzSyySyzSzz设定单元体的应力xx方向分量初始值,单元体的应力XY方向分量初始值、单元体的应力XZ方向分量初始值、单元体的应力YY方向分量初始值、单元体的应力YZ方向分量初始值、应力ZZ方向分量初始值FLAC3D,默认情况下,边界条件完全自由,不受应力或位移等的限制。
您需要通过“应用”命令将外力或应力应用到全部或部分边界。
各方向应力分量应用的关键词见表2.3。
例如,在x=10的边界表面上,现在施加x方向的法向压力应力,应力值为10MP,那么输入命令应该如下:
应用sxx-10e6范围x9.910.1
记住,输入时压缩应力应为负。
在命令行中,range关键字用于指定应用命令的范围。
在刚才命名的行中,应用命令的范围是夹在平面x=9.9和x=10.1之间的所有边界曲面。
如果你想在Y方向设置压缩应力,并且应力值线性变化,我们需要使用梯度(grad关键字。
应用syy=-20e6grad0,0,20e5范围y-20.1,-19.9z0,10
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该命令向夹在平面y=-20.1和y=-19.9之间的边界表面施加应力,z=10时应力值为“0”,z=0时为20×106(负号表示压应力)。
使用关键字grad时,值的线性变化遵循以下公式:
S=S(0)+g(x)x+g(y)y+g(z
)z
其中:
S(0)是全局坐标系原点处变量的值,它是紧接在命令中关键字syy之后的值;G(x)、g(y)和g(z)分别指变量在x、y和z方向的变化率。
这三个值应该跟在命名行的关键字grad之后。
在FLAC3D中,用户不能直接控制位移。
事实上,位移不包括在计算中。
为了将已知的位移值应用于边界,当计算达到指定的步数时,必须定义边界处的速度值。
例如,如果已知的位移值是D,那么设定的计算步骤数(n)和速度(v)应该具有这样的关系:
n=D/v*。
在实际问题中,速度应该很小,时间步长的数量应该很大,以便在初始化期间最小化对模型的干扰。
以下示例将向我们展示如何使用fix命令将x=0的边界曲面上的位移值约束为“0”:
固定x范围x-0.10.1
该命令相当于定义连杆支架的边界。
连杆固定在X方向的位移,但在Y和Z方向是自由的。
如果您想要约束边界的几个方向(例如,xyz三个方向都被约束),那么类似地,您可以使用以下命令:
固定xyz范围x-0.10.1
对于真实边界,通常很容易确定边界是位移边界还是应力边界。
然而,对于人工边界,如切割面边界,判断是计算位移边界还是计算应力边界并不太好。
现在我将告诉你一般的判断经验:
(1)位移边界:
忽略人工边界上的应力和位移;
(2)应力边界:
人工边界上的应力和位移被强调和夸大。
(3)真正的解决方案应该位于两者之间,所以如果必要的话,可以是上述两种情况
所有这些都进行了计算,最后将这两个计算结果进行综合,对真实情况进行估计。
初始条件是为仿真模型设置的一些变量达到初始状态的初始值。
这些价值观
*:
速度是指静态解模式下每个计算步骤中产生的位移;在动态求解模式中,它指的是由单个位时间产生的位移。
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它可以在计算过程中更改。
例如,在岩土材料的模拟中,岩土材料本身在开挖或扰动之前具有初始地应力。
由于初始地应力在加载或扰动后会影响模型的变化,因此需要设置一个初始条件,使模型的网格单元在初始状态下获得初始地应力。
(我们将在第3.3节中详细解释其影响。
)
为了描述初始状态应力,我们将给出一个例子来说明INI命令的使用:
inisxx-50e6syy-40e6szz-10e6
该命令使模型中的所有网格能够获得初始状态下的压应力,其中x方向的压应力为50×106,y方向的压应力为40×106,z方向的压应力为1×106。
我们可以使用INI命令来定义所有六个应力分量的初始值,或者我们可以使用grad关键字来定义具有线性变化的初始应力,如前面定义的边界条。
如果初始应力仅由重力引起,那么我们可以通过设置重力命令来施加应力,例如:
设置重力=0,-9.81,0
在上述命令中,我们将重力加速度值定义为在Y负方向上的9.81米/秒2。
如果指定了重力加速度,则还必须指定模型材料的密度。
INI密度(de)命令可用于定义密度。
现在让我们用我们的知识来重建第2.2节中介绍的挖掘模型。
在这个问题中,我们可以定义两个穿过模型对称中心的对称平面的人工边界,一个是x-y平面,另一个是y-z平面(见图2.12)。
在下面的示例中,我们使用对称平面仅构建模型的四分之一,并将模型定义为摩尔-库仑材料模型,给出相应的材料属性值。
还定义了考虑自重的边界条件和初始条件。
模型见图2.14。
示例2.20挖掘模型-使用对称平面建模
生成区radbrick网格的上半部分被定义为弹性模型。
型号elas范围z=5,10
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适当的淤积和范围z=5,10下半部分被定义为摩尔-库仑模型
模型摩尔范围z=0,5
prop粘土岩砾石范围z=0,5地块模型lmagentalgreen
为了避免在输入命令时总是通过range+全局坐标字段定义命令的执行区域,我们可以先通过range命令命名不同的区域,然后再使用range。
+regionname方法来限制范围。
这样,避免了每次输入命令被限制在该区域执行时输入一次坐标范围的麻烦。
在下面的例子中可以看到如何命名区域以及将来如何使用区域名称来定义区域:
示例2.19创建和使用区域名称
genzoneradbrick
;确定挖掘范围
范围名称trenchx=-1,1y=0,4z=-2,2
;
;进行挖掘
模型零范围沟渠图表面
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lblue
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图2.13径向沟模型开挖
2.7.3设置边界和初始条件网格生成后,需要设置模型的边界和初始条件。
边缘
边界条件的定义通常使用应用、固定和自由三个命令。
定义初始条件需要ini(初始)命令。
表2.3和2.4列出了这些命令的所有关键字及其功能。
在数值模拟中,边界条件包括可由特定变量值描述的所有网格边界条件。
注意:
一旦为模型定义了边界条件,边界条件在FLAC3D计算模拟期间将永远不会改变(除非用户随后做出改变)。
我们这里所指的边界可以是真实的,也可以是人为的。
真实边界是模型在真实情况下实际存在的边界,而人工边界是用户为了关闭模型而假定的边界。
人工边界分为两种类型:
对称平面和切割平面。
对称平面的边界是利用模型的对称性及其沿一个或多个平面的载荷来设置的。
截止面的边界是由于实际问题的边界相对于要关注的区域很大或很大,并且考虑到建模中的计算和存储的要求,通过仅取实际区域的一部分来模拟问题而生成的边界面。
当然,在建模时,有必要确保切割平面离相关区域足够远。
至于确切的距离,这也是一个非常重要的问题。
在具体问题中,我们应该了解模型的截止面边界在感兴趣区域上的应力和应变,并确定截止边界的位置。
只有这样,在建模期间,切割平面的边界对感兴趣区域的影响才能最小化。
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表2.3常见应用和修复命令的关键字描述
命令所应用的节点边界条件APPLYFIXXforce(xf)在节点力的x方向上应用分量Xvelocity(xve在节点速度l的x方向上应用分量l)yforce(yf)在节点力的y方向上应用分量yvelocity(yve在节点速度的y方向上应用分量l)Zforce(ZF)应用节点力的Z方向分量ZVELOTY(ZVE应用节点速度的Z方向分量L)表面边界条件sxxsxysxzsyysyzszzxyz应力张量x方向分量应用于应用应力张量xy方向的边界表面分量应用于应力张量x方向分量应用于应力张量y方向分量应用于应力张量yz方向分量应用于应力张量z方向分量固定于x方向速度分量固定于y方向速度分量固定于边界节点z方向速度分量注:
1.“自由”命令用于释放“修复”设置的约束。
2.如果要限制边界上的位移,只需要使用fix命令,因为fix命令将节点的速度限制为“0”。
如果没有速度,那么自然就没有位移。
3、参见第一章命令手册,查看所有应用的关键词。
4.如果是压应力,赋值时应该为负。
符号规则请参考第2.8节。
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