PFC手册中文翻译整理3FISH.docx
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PFC手册中文翻译整理3FISH
FISH语言
4FISH语言初学指南
4.1介绍和概述
FISH是一种内嵌于PFC2D的编程语言，使用户能够定义新的变量和函数。
这些函数可以扩大PFC2D的应用范围或增加用户定义特性。
例如，可以绘制或打印新的变量，生成特殊粒子，将伺服控制用于数值试验，指定性能的不均匀分布，以及自动进行参数研究。
FISH语言是针对那些想用Itasca软件做些事情的人开发的，而用现存的Itasca软件很难或者说不可能做到。
它提供了一个内置语言，因此用户可以写自己需要的函数，而不是在标准代码中加入许多新的和专门的功能。
一些有用的FISH函数已经写出；这些函数的相互关联设置，称为扩张的Fishtank，在PFC2D程序中给出（见FISHvolume第3节）。
对于没有编程经验的人，写一些简单的函数或对现有的函数作一些简单修改是可行的。
第4.2节为非程序员作了介绍。
但是FISH程序也可以变的复杂（在任何编程语言中的代码都是这样）；更多详细资料参见FISHvolume第2节。
与所有的编程任务一样，FISH函数应按一个渐进的方式编写，在编写更加复杂的代码之前每一步都要检查运行。
FISH函数的错误检查不会比大多数编译器少，因此所有的函数在用于实际应用之前，应进行简单的数据测试。
FISH程序简单地嵌入一个正常的PFC2D数据文件—在DEFINE后面的行是FISH函数；函数遇到END终止。
FISH函数还可以调用其它函数。
定义函数的顺序并不重要，只要它们都是先定义后使用（例如通过PFC2D命令引用）。
由于FISH函数的汇编形式是储存在PFC2D的存储空间，SAVE命令保存FISH函数和相关变量的当前值。
FISH语言规则和固有功能的完整定义见FISHvolume第2节。
其中包括语法规则，数据类型，运算，变量和函数。
所有FISH语言名称在FISHvolume第2节进行了描述，在命令和FISH参考概要中给出了这些名称的概要。
4.2新手指南和教程
本节是为已经运行PFC2D（至少是一些简单问题）而没有使用FISH语言的人准备的；如果没有编程经验。
为了从例子中获得最大的好处，你应该尝试用PFC2D运行这些例子。
短的程序可以直接键入。
在运行一个例子之后，使用命令NEW“清除界面”，就可以为下一个例子作准备。
另外较长的程序可以先在文件中创立然后用CALL调用。
在PFC2D命令提示后面输入例4.1中的各行，每输入一行便在其末尾按键。
（在此和后面的所有例子，第一行用了分号，这仅表示注释不必输入。
）
注意在输入第一行后（不是注释行），命令提示符变为DEF>；当输入END命令后，命令提示符变为常用提示符。
如果你是在给PFC2D或FISH输入行得到话，提示符的变化会让你了解。
通常情况下，DEFINE语句后面的所有行都作为FISH函数定义的一部分（直到输入END语句）。
但是如果输入的行中有错误（例如将“=”输入为“+”），那么会使PFC2D提示符回到原来状态。
在这种情况下，应输入NEW命令重新开始。
因为输入很容易出错，因此FISH程序通常通过编辑器输入文件。
它们被PFC2D调用就像正常的PFC2D数据文件。
这一过程将稍后描述；现在继续运行。
如果在输入下面行时没有错误，在PFC2D>提示符下，实现abc函数的值（在前面例4.1中定义的），输入行：
将得到：
通过定义符号abc（用DEFINE…END结构，如例4.1），现在在使用PFC2D的许多方面都涉及到该结构。
例如PRINT命令使FISH函数的值显示出来；该值经过一系列的算术运算：
这是一个赋值语句。
如果等号成立，等号右边的表达式值将赋给等号左边的变量。
注意算术运算按照通常的法则；加、减、乘、除分别用符号+，-，*，/表示。
符号“^”表示指数。
我们现在输入一个稍微不同的程序（用命令NEW清除旧的）：
这里我们引入变量hh，给它赋值为22，在后面的行用到。
如果我们输入命令PRINTabc，输出的结果与前面完全相同。
但是我们这里用到两个FISH符号；它们都有值，一个（abc）是作为函数。
另外一个（hh）是作为变量。
它们的区别如下：
当用到FISH函数符号名时（例如在PRINT语句中），如果符号对应一个函数，那么相关的函数将被执行。
但是，如果符号并不是一个函数名称，那么仅仅使用符号的当前值。
下面的实验可以帮助澄清区分变量和函数。
在此实验之前，请注意，PFC2D的SET命令可以用来设置任何用户定义的FISH符号的值，符号在FISH程序中的独立性已介绍。
现在，键入以下行不使用NEW命令，因为我们希望保留以前输入的程序。
SET命令将abc和hh的值设为0。
因为hh是一个变量，第一个PRINT命令简单地显示了hh的值为0。
第二个PRINT命令使abc执行（因为abc是函数名）；hh和abc的值被重新计算。
因此，第三个PRINT命令表明hh已经重置其原来的值。
为了测试您是否已经理解，请输入稍作修改的程序（例4.4）并指出为什么显示的答案是不同的。
在这个阶段，直接列出涉及到FISH变量或函数的PFC2D最重要的命令是很有好处的。
（见表4.1，var代表变量或函数名）
我们已经看到了前面的两个例子（参考例4.3和4.4）；第三种有用的情况是，当在历史变量的~~~~~~~~~~~~~~~~~。
例4.5说明了如何做到这一点。
例4.5显示了粒子的不平衡力是如何储存在FISH变量中和通过HISTORY命令使用的。
在这个例子中，一个球落到平面上，经反弹后达到平衡。
b_yfob在函数中是一个预定义的变量名—在这种情况下，为相应的在y方向的不平衡力。
Ball_head是另外一个预定义名，为相应的球的“地址”。
PFC2D所有预定义的名称在FISHvolume的表2.1中给出。
运行结束后，与其它历史一样，我们简单的绘制了yforce（历史1，y方向的不平衡力）。
以类似的方式，可以用FISH函数绘制任何数量我们想得到的历史，不管用多么复杂的公式来描述它。
除了上述预定义的变量名，还有许多其它提供给FISH程序的预定义对象。
它们可以分为几类；有一类是是由标量变量组成，它们有单一的号码—例如：
内置于对象有用的另一类是一系列的固有功能，这些固有功能可以使诸如正弦和余弦之类的函数能在FISH中程序计算。
完整的清单见FISHvolume中第2.5.2节；一部分如下：
使用固有功能的例子稍后给出。
现在我们必须讨论一种更深入的方法，运用这种方法，PFC2D数据文件可以利用用户定义的FISH名。
当想在PFC2D中输入一个数字时，可以用FISH变量或函数来代替。
这个简单的声明对于FISH非常强大的功能来说是很重要的，它允许在FISH函数中计算，并使用通过PFC2D以符号形式输入的诸如范围，作用力和性能等。
因此，参数的变化可以很容易，而无需在输入文件中改变许多号码。
例如4.6要求将墙的几何形状和刚度定于文件开始的某个位置，而不是许多位置。
这就减少了出现错误和数据文件紊乱的风险，以及在许多模型中重复利用一块工作。
顺便请注意，为FISH变量和函数选择名称有很大的灵活性；字符“_”可以包含在名称中。
名称必须以非数字开头，并且不能包含任何算术运算符（+，-，*或^）。
选定的名称不应与内置（或保留）名称相同；FISHvolume第2.2.2节中表2.1包含所有需要避免的名称的清单，以及应该遵循的一些规则。
在上面的例子中，我们检查了FISH变量的计算值，通过将它们的名称直接给PRINT命令。
另外，我们可以通过命令printfish列出当前所有的变量和函数。
我们现在研究如何在FISH程序中进行选择和循环运行。
下面的FISH语句允许程序的指定部分重复多次。
LOOP和ENDLOOP是FISH语句，字符var代表loop变量，expr1和expr2代表表达式（或单个变量）。
例4.7显示了循环的应用（或重复顺序），得到10的阶乘。
在这种情况下，循环变量n从1连续变化到10，循环里面的语句（在LOOP和ENDLOOP之间的语句）对每个价都执行。
如前所述，变量名称或算术表达式可取代1到10之间的数字。
在PFC2D中一个实际使用的循环，将按顺序选取模型中的每个球并访问和/或改变一些属性。
例4.8包含了FISH函数makecolors，说明了（随机，在这种情况下）如何改变模型中每个球的颜色指数。
其中0到2内的整数值指定为颜色指数。
我们已经看到了几个FISH程序的例子，让我们简要地检查一下程序语法和风格的问题。
一个完整的FISH语句必须占一行；没有连续行。
如果一个公式太长而不能放在一行，那么必须用一个临时变量将公式分开。
例4.9说明了这个问题。
在这种情况下15个变量的和被分为两部分。
注意分号之后的函数名表示注释。
分号之后的任何字符都会被FISH编译器忽略，但是它们反映了日志文件。
带有信息的注释程序是非常好的。
有些程序出现了缩进——在某些行的开头插入空格来说明相关的一组语句。
可以在变量名和算术运算之间插入（随意地）任何数量的空格字符使程序更具可读性。
通过缩进来表示循环，条件语句等是很好的程序实践。
空格在FISH中的“重要”意义，即空格字符不可以插入变量和函数名中。
需要说明的另一个问题是变量的类型。
您可能已经注意到，当从各种程序的例子打印出变量时，这数字没有小数点或“E格式”——指数的次数。
在任何时候，FISH函数或变量名分为四种类型：
整数，浮点数，字符串和指针。
这些类型可以根据情况发生动态变化，但临时的用户不必担心变量类型，因为它是自动设置的。
思考例4.10。
与变量aa,bb,cc相对应分配给它们的数字（或字符串）分别转化为整数，浮点数和字符串。
整型是精确的数字（没有小数点），但范围有限；浮点数精度有限（大约精确到小数点后15位），范围较大；字符串变量是任意的字符序列；在PFC2D中指针用来处理内部变量。
四种类型存在一定转换规则。
例如，dd成为一个浮点数，因为它是一个浮点数和一个整数的乘积；ee变变成一个字符串，因为它是两个字符串的和（串联）。
这个问题可以相当复杂，它的充分解释见FISHvolume第2.2.5节。
此外，FISH中还有常用的语言要素——if语句。
下面的三个语句通过FISH程序可以做出选择。
这些语句允许FISH程序有条件的执行，ELSE和THEN表示选择。
测试的项目包括下列其中一个符号或符号配对：
Themeaningsarestandardexceptfor#,whichmeans“notequal.”expr1和expr2是任意有效的表达或单一变量。
如果测试为真，立即执行IF后的语句直到遇到ELSE或ENDIF。
如果测试为假，则执行ELSE和ENDIF之间的语句；否则程序跳到ENDIF后的第一行。
这些语句的应用见例4.11。
例4.1中显示的abc的值取决于xx的值。
可以用不同的测试符号检验（例如用“<”代替“>”。
到现在为止，我们已经调用了来自PFC2D的FISH程序，通过使用PRINT命令，或在PFC2D输入窗口独立行中给定函数名。
也有可能是相反的——就是在FISH函数中给？
？
？
？
？
？
？
？
？
？
？
？
？
？
？
？
？
？
？
？
最有效的PFC2D命令是位于下列两FISH语句之间：
从FISH程序中发出PFC2D命令主要有两个原因。
首先，它可以使用FISH函数执行我们已经讨论过的预定义变量不能实现的操作。
第二，我们可以控制FISH在PFC2D中的整个运行。
在例4.12中，我们通过函数makewalls创建了四个墙。
为了从FISH函数中执行这四个PFC2D墙命令，它们必须在置于COMMANDENDCOMMAND结构之间。
我们现在已经覆盖到了FISH语言的一些方面以及如何与PFC2D相互作用。
FISH语言的完整指南见FISHvolume第2节。
墙的状态信息功能
墙的状态信息包括位置，速度，非平衡加载和固定。
W_pos（wp,dof）旋转中心的位置（dof为分量形式，其中dof
{1，2，3}）
W_x（wp）旋转中心的位置（x分量）
W_y（wp）旋转中心的位置（y分量）
W_z（wp）旋转中心的位置（z分量）
W_vvel（wp,dof）速度（dof为分量形式，其中dof
{1，2，3}）
W_xvel（wp）速度（x分量）
W_yvel（wp）速度（y分量）
W_yvel（wp）速度（z分量）
W_rvel（wp）旋转中心周围的旋转速度
W_vrvel（wp,dof）旋转中心周围的旋转速度（dof为分量形式，其中dof
{1，2，3}）
W_vxvel（wp）旋转中心周围的旋转速度（x分量）
W_vyvel（wp）旋转中心周围的旋转速度（y分量）
W_vzvel（wp）旋转中心周围的旋转速度（z分量）
W_vfob（wp,dof）考虑所有墙产生的非平衡力（dof为分量形式，其中dof
{1，2，3}）
W_xfob（wp）非平衡力（x分量）
W_yfob（wp）非平衡力（y分量）
W_zfob（wp）非平衡力（z分量）
W_mom（wp）由所有发生接触的球产生的旋转中心的非平衡力矩
W_vmom（wp,dof）旋转中心的非平衡力矩（dof为分量形式，其中dof
{1，2，3}）
W_xmom（wp）旋转中心的非平衡力矩（x分量）
W_ymom（wp）旋转中心的非平衡力矩（y分量）
W_zmom（wp）旋转中心的非平衡力矩（z分量）
W_radend1（wp）圆柱墙的end1（endpoint1）的半径
W_radend2（wp）圆柱墙的end2（endpoint2）的半径
W_radfob（wp）圆柱墙的径向非平衡力
W_radvel（wp）expand或contract圆柱墙的径向速度
W_fix（wp）如果此值被设置成非零时，那么、墙节点速度的更新是向内（inhibited）的。
一般来说，这个标志是在墙节点被用户自定义一个功能的时候直接使用。
2.5.1.5wall-sagment的功能
在PFC2D中，wall-sagment的功能以wall-sagment数据结构执行。
由每个组成墙的wall-sagment被储存在一个连着的序列中，这个序列都可以由命令w_wlist（wp）得到。
这个连着的序列可以利用以下两个命令两面翻转（即可以以任一端为头）ws_next（wsp）和ws_prev（wsp）。
注意，由每个wall-sagment组成的墙可以是封闭的，也可以是开放的。
Ws_next（wsp）在上述序列中下一个wall-sagment的地址。
（当墙是不闭合的时候，那么在该序列中，最后一个sagment的ws_next为null。
相反，如果墙是闭合的时候，那么序列中最后一个segment的ws_next则为序列的第一个segment）
Ws_prev（wsp）在上述序列中前一个wall-sagment的地址。
（当墙是不闭合的时候，那么在该序列中，第一个sagment的ws_prev为null。
相反，如果墙是闭合的时候，那么序列中第一个segment的ws_prev则为序列的最后一个segment。
）
Ws_length（wsp）wallsegmentwsp的长度
Ws_x（wsp）与在上述序列中此segment的第一个节点相应的wallsegmentwsp的end-0的位置坐标（x分量）。
（当墙是由n个segment组成的开放环时，则此时会有n+1个wallsegment数据结构，而且最后一个节点的位置坐标会储存在最后一个segment的数据结构中。
）
Ws_x（wsp）wallsegmentwsp的end-0的位置坐标（y分量）
Ws_xun（wsp）wallsegmentwsp的单位法向向量（x分量）。
（这个单位法向向量指向墙的有效面。
如果墙是由n个segment组成的开放环时，则会有n+1个wallsegment数据结构，而且最后的segment的单位法向向量不会被定义。
）
Ws_yun（wsp）单位向量（y分量）
Ws_xvel（wsp）速度（x分量）
Ws_yvel（wsp）速度（y分量）
2.5.1.6wall-face的功能
wall-face的功能的执行基于PFC3D有限wall-face结构。
每个有限长度的wall组成的Wall-face的信息储存在一个连接的链当中，其中数据链的头由wall-support功能中的w_flist（wp）命令调用。
这个数据链可以用wf_next（wp）功能截断。
Wf_next（wfp）由墙组成的facewall的数据链中下一个facewall的地址。
Wf_xun（wfp）wallfacewfp的单位法向量（x分量）。
（这个单位法向量指向强的有效面的反向。
）
Wf_yun（wfp）wallfacewfp的单位法向量（y分量）
Wf_zun（wfp）wallfacewfp的单位法向量（z分量）
2.5.1.7（parallel-bond）平行键的功能
平行键功能的执行是在PFC2D的平行键数据结构上。
平行键的信息与每一个接触有关，储存地址可以通过c_pb命令获得。
这个功能被分为两类，每一种都有它自己的小节：
物理性质（seetable2.24）和陈述信息（seetable2.25）.平行键的语法的描述见理论与背景中的2.3.2节。
平行键物理性质功能
Pb_kn（pbp）法向硬度（应力/位移）
Pb_ks（pbp）切向硬度（应力/位移）
Pb_nstrength（pbp）法向载荷（应力）
Pb_sstrength（pbp）切向载荷（应力）
Pb_rad（pbp）半径相加，因此平行键半径为Pb_rad与两接触小球中最小半径的乘积。
Pb_nforce（pbp）键材料承载的法向力；正值代表压缩；方向由c_vun（cp）给定
Pb_sforce（pbp）在接触面上键材料承载的切向力，接触面由c_vun（cp）给定
Pb_vsforce（pbp,dof）切向力向量（dof为向量的分量，dof属于{1，2，3}）
Pb_xsforce（pbp）切向力向量（x分量）
Pb_ysforce（pbp）切向力向量（y分量）
Pb_zsforce（pbp）切向力向量（z分量）
Pb_mom（pbp）键材料承载的弯曲力矩
Pb_tmom（pbp）键材料承载的扭曲力矩（这个力矩就在两个圆心的连线上）
Pb_vmom（pbp,dof）键材料承载的弯曲力矩向量（dof为向量的分量，dof属于{1，2，3}）
Pb_xbmom（pbp）键材料承载的弯曲力矩向量（x分量）
Pb_ybmom（pbp）键材料承载的弯曲力矩向量（y分量）
Pb_zbmom（pbp）键材料承载的弯曲力矩向量（z分量）
Pb_nstress（pbp）作用在键外围的最大法向力
Pb_sstress（pbp）作用在键外围的最大切向力
2.5.1.8measurement-circle的功能
measurement-circle的功能的执行基于measurement-circle数据结构。
这些功能被分为以下几类：
辅助（seetable2.26）和陈述信息（seetable2.27）。
measurement-circle的信息被储存在一个首尾相连的链中，可以用circ—head命令调用他的头。
储存地址也可以由辅助命令find—meas见table2.5.measurement-circle的语法的描述见理论与背景中的3.4节。
measurement-circle辅助功能
M_id（mp）measurement-circlemp的ID号码
M_next（mp）数据链中下一个measurement-circle的位置。
M_rad（mp）measurement-circlemp的半径
measurement-circle陈述信息功能
注意到应力或张力率的当前值在measure（）功能被执行了以后才能使用，调和数（详细见下文）、空隙率和滑动比则没有此要求。
M_ccord（mp）调和数（每个球的平均解除数）
M_poros（mp）空隙率
M_sfrac（mp）滑动比（正在滑动的面积占重面积的比值）
Measure（mp,code）计算measurementcirclemp的所有的应力（stress）成分（如果code=1）或者measurementcirclemp的所有的张力率（strainrate）成分（如果code=2），并把结果储存在相应的与mp相关的数据结构里——比如m_ed11和m_s11等。
注意并未定义返回值。
2.5.19clump的功能
clump的功能的执行基于PFC2D中的clump数据结构。
这些功能被分为一下几类：
援助（见table2.28）和陈述信息（见table2.29）。
clump的信息储存在一个首位相连的数据链中，利用clump_head命令可调用其头数据。
储存地址也可以通过table2.9所示的命令获得，b_clump和b_cllist。
Clump的语法的描述见理论与背景中的section4
clump的援助功能
Cl_add（clp,bp）把小球bp加入到clumpclp中，并返回加入小球的那个clump的地址。
如果clp是null，那么就创立一个新的clump，并返回他的地址。
War=cl_extra（clp,i）把clumpclp的cl_extra结构的第i个槽中的FISH变量的值以及类型制定为常规FISH变量var（见setextraclump命令）
cl_extra（clp,i）=War上个命令的反命令。
（见setextraclump命令）
cl_list（clp）由clumpclp组成的小球的局部数据链的头。
（这个数据链可以通过b_cllist命令截断。
）
cl_id（clp）clumpclp的ID号码
cl_next（clp）clumps的全局数据链中的下一个clump的地址
cl_rel（clp,bp）在clumpclp中删去小球bp。
注意未定义返回值
clump的陈述信息功能
Cl_vpos（clp,dof）质心的坐标（dof为分量形式，dof属于{1，2，3}）
Cl_x（clp）质心的坐标（x分量）
Cl_y（clp）质心的坐标（y分量）
Cl_z（clp）质心的坐标（z分量）
Cl_vvel（clp,dof）clump的质心的坐标（dof为分量形式，dof属于{1，2，3}）
Cl_xvel（clp）clump的质心的速度（x分量）
Cl_yvel（clp）clump的质心的速度（y分量）
Cl_zvel（clp）clump的质心的速度（z分量）
Cl_vrvel（clp,dof）以clump的质心为中心的旋转速度（dof为分量形式，dof属于{1，2，3}）
Cl_rvel（clp）以clump的质心为中心的旋转速度
Cl_vxvel（clp）以clump的质心为中心的旋转速度（x分量）
Cl_vyvel（clp）以clump的质心为中心的旋转速度（y分量）
Cl_vzvel（clp）以clump的质心为中心的旋转速度（z分量）
Cl_vfob（clp,dof）非平衡力（dof为分量形式，dof属于{1，2，3}）
Cl_xfob（cl
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