FLAC3D基础与工程实例
目录
第6章 FLAC3D的后处理 ........................................................ 2
6.2.3 初始应力计算结果的后处理 ........................................... 8
采用FLAC/FLAC3D进行数值模拟时，有三个基本部分必须指定，即：有限差分网格；本构关系和材料特性；边界和初始条件。
网格用来定义分析模型的几何形状；本构关系和与之对应的材料特性用来表征模型在外力作用下的力学响应特性；边界和初始条件则用来定义模型的初始状态（即边界条件发生变化或者受到扰动之前，模型所处的状态）。
在定义完这些条件之后，即可进行求解获得模型的初始状态；接着，执行开挖或变更其它模拟条件，进而求解获得模型对模拟条件变更后作出的响应。图 1-1给出的是FLAC/FLAC3D的一般求解流程。 对于多单元模型复杂问题，如动力分析、多场耦合分析等的模拟，可以按这一求解流程，先采用简单模型（单元数较少的模型）观察类似模拟条件下的响应，接着再进行复杂问题的模拟以使之更有效率。 其研究范围主要集中在以下几个方面： ? 岩、土体的渐近破坏和崩塌现象的研究；
? 岩体中断层结构的影响和加固系统（如喷锚支护、喷射混凝土等）的模拟研究； ? 岩、土体材料固结过程的模拟研究； ? 岩、土体材料流变现象的研究；
? 高放射性废料的地下存储效果的研究分析；
? 岩、土体材料的变形局部化剪切带的演化模拟研究；
? 岩、土体的动力稳定性分析、土与结构的相互作用分析以及液化现象的研究等。
FLAC/FLAC3D尤其是FLAC3D也存在着诸多不足，主要集中在以下几个方面： 1. 求解时间受网格尺寸的影响很大
2. 某些模式下的计算求解时间很长。 3. 前处理功能较弱。
第2章 FLAC3D快速入门
菜单栏分为两种情况，即初始菜单模式和当前菜单模式。 初始菜单模式包括： File菜单、Display菜单、Option菜单、Plot菜单、Window菜单和Help菜单。 File菜单提供文件的保存、读入、图形输出等功能；
Display菜单提供计算模型的单元、节点、本构模型等信息的输出功能； Option菜单提供log文件、变形网格、图片输出等的设置选项； Plot菜单用于当前计算模型显示的切换；
Help帮助菜单，则提供较详细的版本信息。 当前菜单模式包括：File菜单、Edit菜单、Setting菜单、Plotitems菜单和Window菜单。 File菜单提供当前计算结果图形的格式设置和输出等功能； Edit菜单提供当前模型的切片、放大等功能；
Setting菜单提供图形前景、背景等的设置选项； Plotitems菜单提供当前计算模型显示的设置选项；
Window菜单，则用于初始命令窗口和当前命令窗口的切换。
2.1.3 简单分析命令概要
“.fis”文件
fis文件是FLAC3D中二次开发语言的文件格式，可以用记事本、UltraEdit等工具打开进行编辑和修改；同样，它也可通过File菜单中的Call选项调用并执行。 “.log”文件
在计算过程中，设置日志文件（命令：set log on）来监测计算过程时，会在计算过程中生成后缀名为.log 的文件。该文件记录了计算过程中程序的每一步执行过程。在计算和操作结束后，可以使用记事本、UltraEdit 等工具打开，选用合适的信息供分析之用。
“.flac3d”文件
FLAC3D V3.00-238 以后的版本中增加了网格数据导入、导出的命令：Impgrid 和Expgrid，与之匹配的文件类型是后缀名为“.flac3d”的文件类型，该文件主要包含计算模型的网格单元点（GRIDPOINT）、单元（ZONE）和组(GROUP)的信息。可以使用记事本、UltraEdit 等工具打开查看、编辑和修改。此种类型的文件只能以下通过2 种方式调用： ? ①由File 菜单中的Impgrid 选项调用，如图 2-3c 所示。 ? ②通过命令文件中的Impgrid 命令调用。
2.1.5 结果输出
2.3 收敛标准
在数值分析中，收敛标准是一个十分重要的概念，它直接控制计算求解的时间以及精度。所谓收敛标准，是指数值计算求解过程终止的判定条件。在FLAC3D中，须由用户自己确定收敛标准。
2.3.1 常用收敛标准
一般而言，大多数问题可以采用FLAC3D默认的收敛标准（或称相对收敛标准），即当体系最大不平衡力与典型内力的比率R小于定值10-5（也可由用户自定义该值，命令：SET mech ratio
-5
由于R为无量纲的，所以它适用于不同的单位系统。有时，也可采用体系最大不平衡力小于某一临界值（命令：SET mech force
2.3.2 自定义收敛标准
作为一种全开放式的软件系统，除去前述的以不平衡力与内力的比率R和不平衡力小于某一临界值作为收敛标准以外，FLAC3D还允许用户根据实际分析的需要，自定义收敛标准，比如以某关键点的位移或速度达到某一临界值作为收敛标准等等。总之，FLAC3D收敛标准的选择，需具体问题具体选择或定义，以求达到分析目的。
2.4 求解过程中有关变量的解释
FLAC3D模拟的是非线性体系随时间演化的过程，为把握和研判这一演化过程，FLAC3D
采用不平衡力、网格节点速度1、塑性区标识以及某些重要变量的历时曲线等指标来评估数值模型所处的状态。
2.4.1 不平衡力
前面已对最大不平衡力进行了的定义，鉴于其在数值计算中的重要性，本节将对不平衡力进行进一步的阐述。
从本质上来说，不平衡力是由于数值计算处理中产生的系统内、外力之差，因此，作用在体系上的外力是体系产生不平衡力的外因，数值计算的截断误差则是产生不平衡力的内因。需说明的是，在数值分析中，最大不平衡力是不可能达到零的，也即达到所谓的体系绝对力平衡状态（静态的），因为数值计算本身是一种插值逼近，不可避免地存在截断误差。但是，只要最大不平衡力与作用在体系上的外力相比很小时，即可认为体系达到了力平衡状态。下面仍以前述简单例子为例，显示最大不平衡力在默认的收敛标准下，是如何随计算时步逐步演化的。在命令app nstress ……与solve间插入下面的命令：
hist unbal ;记录计算过程中的体系最大不平衡力 plot hist 1 ;绘制体系最大不平衡力历时曲线
根据上述命令即可观察计算过程中体系最大不平衡力随计算时步的演化过程，如图
从上图可以看出，体系最大不平衡力随着计算的进行，逐渐趋近于0，表明体系最终达到了力平衡状态。不过，力平衡状态仅表示所有网格节点的合力为0，并非表明体系处于真实的物理平衡状态，因为在力平衡状态下，体系也有可能正在发生稳定的塑性流动。这时，就需要借助其它方式如观察网格节点速度、塑性区标识等来进一步评估模型所处的状态。
2.4.2 网格节点速度
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