FLAC 讲义.docx

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FLAC讲义

FLAC　　讲义

一、什么是FLAC

1.1FLAC之字义

　　F（Fast）L（Lagrangian）A（Analysisof）C（Continua）.Lagrangian相对于Eulerian为每一时阶（timestep）之位移在Lagrangian之公式中，需对网格之座标予以更新，而Eulerian之公式则不予更新。

1.2FLAC之运算流程

1.3FLAC基本单元

1.4分析模式大小与RAM之关系

1.5单位

1.6正负号方向

（1）应力－正号代表张力，负号代表压力

（2）剪应力－详见下图，图中所示剪应力为正号

（3）应变－正的应变表示伸长，负的应变代表压缩

（4）剪应变－剪应变的正负号与剪应力相同

（5）孔隙压力－孔隙压力永远为正

（6）重力－正号的重力物质往下拉，负号的重力将物质往上提。

二、FLAC内建之组合律

FLAC内建之组合律有：

1．空洞模式（nullmodel）

使用于土壤被移除或开挖

2．弹性模式

3．塑性模式，

包括

a.Drucker－Pragermodel

b.Mohr－Coulombmodel

c.ubiquitous－jointmodel

d.strain－hardening/softeningmodel

e.bilinearstrain－hardening/softeningmodel

f.double－yieldmodel

gmodifiedcam－claymodel

此外，另有选购（option）模式，包括：

1.动力模式（DynamicOption）

2.热力模式（ThermalOption）

3.蠕变模式（CreepOption）

　　使用者另可使用FISH语言去建构独特的组合律以符合所需。

三、FLAC－以命令为输入语法

请查阅相关手册 

四、FLAC程式之使用步骤

4.1FLAC程式使用前准备步骤

步骤1：

依比例画出所欲分析之资料

于纸上画出地点之位置、地层资料、并简标示距离及深度资料。

步骤2：

换算输入资料成同一单位

将现有地层资料，如Density（密度）,Bulk（体积）modulus（系数）,Young`smodulus（杨氏模量）,tension（压力）,cohesion（粘聚力）,frictionAngle（摩擦角）等资料，换算成同一单位。

附注：

需谨慎检查输入资料之单位，如因单位不同而造成过大或过小的值，将会造成FLAC无法计算，而产生ERROR讯息。

步骤3：

应用公式简略计算

应用公式或依据经验，简略算出FLAC输出资料的范围，以做为Debug（调试）及输出资料分析时验证。

步骤4：

建立x,y座标与nodei,j之关系

于图上距离及深度之关系，建立x,y座标系统，再由x,y座标系统，转换与网格间系，为了便于以后输出资料的分析，故应确实掌握网格之位置及其相对应的x,y座标。

建议在敏感区域使用较密之网格，其它地区则使用较疏之网格，刚开始跑程式时，不宜使用网格太大的网格数目，因尽量使网格总数少于1000，以节省时间。

4.2FLAC输入程式编写步骤

　　FLAC程式编写顺序需依实际工程进行之逻辑步骤建立。

如欲分析开挖题目，则需先求出未挖前之应力分布，再以此应力分布求开挖后之土壤变形及是否会崩毁，如因开挖后造成崩毁，则FLAC程式将无法继续，萤幕将出现ERROR讯息，如

BadGeometry（几何学）Zone，---------'-----------．

FLAC程式前几行之顺序为

oConfig（配置）　________

oGrid（栅格）　　________

oModel（模型）　________　　　　

以后各行编写之顺序，则建议以下之步骤：

1.求起始之应力平衡

（1）建立x,y座标与网格之关系，建议使用Gen指示：

Genx1,y1x2,y2,x3,y3x4,y4i=i0,i1j=j0,j1详细指令参见使用手册，FLAC程式可自动产生x,y座标与网格之关系，但由于产生之网格座标不易控制，将对其它之工作产生负面影响，故依使用前步骤4所建立之关系，将网格依其疏密程度需要之不同，实际控制网格之座标。

（2）设定材料性质：

prop

（3）设定外力：

SetGrav,ApplyPressure,inisxx,Syy

（4）设定边界条件：

fix,free

（5）求起始之应力平衡：

solve

（6）储存：

Save

２求工程之影响

　　求出区域内之应力分布情况后，再依工程之流程及步骤阶段执行各工程进行过程之影响，建议使用以下之步骤：

（1）叫出起初之应力平衡：

re_____.sav

（2）设定新的材料性质：

model,prop

（3）设定新的支撑性质：

struct

（4）设定新的外力

（5）设定边界条件

（6）求工程时之应力平衡

（7）储存

五、分析结果之印出及绘制

　　FLACV.3.4在分析成果之绘制上，较先前之各版本有一明显及方便的设计，因为V.3.4（CONSOLE）版本。

5.1分析成果绘图

a.直接绘图（不存图档）

flac：

setplotwindows

flac：

plotpenGRYD（欲画出格网及y向变位）

说明:

输入上述两行指令后，连结之印表机会直接印出图形，约占半页A4之纸张，如欲印出全页，则须设定印表机横向列印。

b.绘图（存图档）

flac：

setoutYD.EMF（设以下要画之内容档名为.emf）

flac：

setplotemfcolor（设彩色印制）

flac：

plotpenGRYD（画出之内容为格网及Y向变位）

说明：

YD.EMF可用Word软体叫出并绘图

5.2印出分析内容或成果数据

flac：

setlogYD.TXT（YD.TXT为所要列印内容之档名）

flac：

printydi=1,10j=1,5（设要印出y向位移量）

flac：

setlogoff

说明：

输入上述三个指令后，可用Word，Nodepad等软体叫出YD.TXT并列印。

六、分析范例－边坡稳定分析

本范例共分析三种情况即

（1）粒性土壤C=0；s13.sav

（2）C∮土壤C≠0∮＝0；s14.sav

（3）考虑水位线；s15.sav

其分析网格之建立如下二图所示

01title

02SLOPEUNDERGRAVITATIONALLOAD

03grid20,10

04;Mohr-Coulombmodel

05mm

06;soilproperties-notelargecohesiontoforceinitialelastic

07;behaviorfordetermininginitialstresssate.Thiswillprevent

08;slopefailurewheninitializingthegravitystresses

09props=.3e8b=1e8d=1500fri=20coh=1e10ten=1e10

10;warpgridtoformaslope:

11gen0,00,320,320,0j14

12gensame9,1020,10samei621j411

13marki=1,6j=4

14marki=6,j=4,11

15modelnullregion1,10

16;displacementboundaryconditions

17fixxi=1

18fixxi=21

19fixxyj=1

20;applygravity

21setgrav=9.81

22;displacementhistoryofslope

23hisydisi=10j=10

24;solveforinitialgravitystresses

25slove

26;saveinitialstae

27savesll.sav

28;resetdisplacementcomponentstozero

29inixdis=0ydis=0

30;setcohesionto0

31propcoh=0

32;uselargestrainlogic

33setlarge

34step200

35plotholdbodisxvelmin-2.25e-4max0int2.5e-5zero

36saves12.sav

37step800

38plotholdbodisxvelmin━1e-3max0int2e-4zero

39saves13.sav

40restsll.sav

41inixdis=0ydis=0

42propcoh=le4tens=0.0

43setlarge

44solve

45savesl4.sav

46inixdis=0.0ydis=0.0

47;installphreaticsurfaceinslope

48watertable1den1000

49table1（0,5）（6.11,5）（20,9）

50defwetden

51　loopi（1,izones）

52　　loopj（1,jzones）

53　　　ifmode（i,j）>1　then

54　　　　xa=（x（i,j）+x（i+1,j）+（i+1,j+1）+x（i,j+1）

55　　　　xc=0.25*xa

56　　　　ya=（y（i,j）+y（i+1,j）+y（i+1,j+1）+y（i,j+1）

57　　　　yc=0.25*ya

58　　　　ifyc

59　　　　　density（i,j）=1800

60　　　　endif

61　　　endif

62　　endloop

63　endloop

64end

65wetden

66applypress2e4var0━2e4from1,4to6,6

67plotdenblowaterapply

68step6000

69sclin11901910

70plotholdbouvelpp

71saves15.sav

72return

程式说明

Line1－Line2

本分析之抬头

Line3

建立20Ｘ10之格网

Line4

以；为开始之指令为说明内容，FLAC不读；以后之指令

Line5

分析模式为模耳－库伦，即ModelMohr

Line6－Line8

说明：

底下之土壤系数中之C值及张力强度值故意放大，以免土壤在初始状况时即产生破坏

Line9

土壤性质properties

ｓShearModulusG=0.3Ｘ10^8N/m^2

ｂBulkModulusB=1Ｘ10^8N/m^2

ｄdensityｄ=1500kg/m^3

frifrictionangle∮=20^。

CohCohesionC=1Ｘ10^8N/m^2

TenTensionStrengthT=1Ｘ10^8N/m^2

G=E/2（1+v）　k=E/（3（1-2v）

Line10－Line12

格网座标化

Line13－Line14

以mark指令将格网区域化为两部份

Line15

挖除由mark区分后包含Region（1,10）的那部份将边坡＂制造＂出来

Line16－Line19

边界条件之设定i=1及21之边界只容许上下位移，最底部之边界则固定

Line20－Line21

加入重力于整个网格系统

Line22－Line23

选择格点（10,10）检核其y向之位移历线

Line24－Line25

开始计算求取答案

Line26－Line27

储存初始平衡之条件。

唯一之力为重力。

此时之土体内应力为边坡既有之情况

Line28－Line29

将x向及y向之位移归零。

因边坡在未被碰触之前其位移应为零，但是其应力为力入重力后之自然现象，不应归零

Line30－Line31

探讨CASE1，纯粹性土壤之情况。

将土壤之property中之Cohesion设为零，其余参数不变

Line32－Line33

使用＂大应变＂之模式，则每一个step其格网座标自动更新

Line34

求解。

除了使用slove之外，可令step=n，

Line35

绘出位移的等高线

Line37

设求解之step=800，以便观察800个step后之情况。

因本CASE中土壤之C=0∮=20，很明显此边坡会破坏，step=800已够发现此现象。

Line40

再叫出sll.sav即初始平衡况以便进行CASE2之分析

Line41

再设X及Y向位移为零

Line42

变更Cohesion为1Ｘ10^4N/m^2

Line47－Line49

设定水位线为table1，水的密度是1000kg/cm^3

Line50－Line64

使用FLAC去定义functionwet___den，此自设之function乃在定义水位线下之单位重为1800/cm^3。

注意：

有几个loop就要有几个endloop，有几个if就要有几个endif，结尾必定要以end结束。

Line65

前面之definewet___den是在定义FLACfunction之内容。

而此行才是要命令FLAC在此时执行此function.必需先定义出function之内容才能令FLAC执行。

Line66

加外力于边界上，如在边界内部则使用interio指令。

此行即沿著i=1,4在j=6之边界加上2e4Newton渐消减为0之外应力。

Line69

定出画图之扫瞄线scanline，此行定出一条扫瞄线连接（19,0）（19,10）两点，只要图中之等高线与此扫瞄线相交，即会标出，方便看图时之参考。

Line72

跳出FLAC执行档