FLAC/FLAC3D 基础与工程实例PDF电子书下载

第1章 FLAC／FLAC3D的功能与特性 1

1.1 FLAC／FLAC3D简介 1

1.2 FLAC／FLAC3D的主要特点 1

1.2.1 FLAC／FLAC3D的使用特征 1

1.2.2 FLAC／FLAC3D的计算特征 2

1.2.3 FLAC／FLAC3D的求解流程 3

1.3 FLAC／FLAC3D的应用范围 4

1.4 FLAC／FLAC3D的不足 4

第2章 FLAC3D快速入门 6

2.1初识FLAC3D 6

2.1.1图形界面 6

2.1.2分析的基本组成部分 7

2.1.3简单分析命令概要 8

2.1.4文件类型 8

2.1.5结果输出 10

2.2简单示例 11

2.3收敛标准 12

2.3.1常用收敛标准 13

2.3.2自定义收敛标准 13

2.4求解过程中有关变量的解释 13

2.4.1不平衡力 13

2.4.2网格节点速度 14

2.4.3塑性区标识 15

2.4.4历时曲线 16

2.5本章小结 16

第3章 FLAC快速入门 17

3.1概述 17

3.1.1使用界面介绍 17

3.1.2网格和节点 19

3.1.3修改程序内存 20

3.2一个简单的实例 20

3.2.1问题描述 21

3.2.2启动FLAC 21

3.2.3建立网格 21

3.2.4定义材料 22

3.2.5定义边界条件 24

3.2.6重力设置 25

3.2.7初始应力计算 25

3.2.8保存状态文件 25

3.2.9查看初始应力计算结果 26

3.2.10查看最大不平衡力 28

3.2.11实施开挖 29

3.2.12设置历史变量 30

3.2.13开挖计算并保存 31

3.2.14后处理 31

3.3文件系统 33

3.4功能模块介绍 35

3.4.1 Build选项卡——建立网格 35

3.4.2 Alter选项卡——修改网格 36

3.4.3 Material选项卡——材料赋值 36

3.4.4 In-Situ选项卡——初始条件和边界条件 37

3.4.5 Structure选项卡——结构单元 37

3.4.6 Utility选项卡——应用功能 37

3.4.7 Settings选项卡——计算设置 38

3.4.8 Plot选项卡——后处理 38

3.4.9 Run选项卡——求解 39

3.5应用实例——路堤堆载的模拟 39

3.5.1问题描述 40

3.5.2建立网格 40

3.5.3材料赋值 42

3.5.4边界条件 43

3.5.5初始应力计算 43

3.5.6路堤堆载的模拟 44

3.5.7后处理 44

3.6本章小结 46

第4章 计算原理与本构模型 47

4.1计算基本原理 47

4.1.1有限差分法 47

4.1.2混合离散法 47

4.1.3求解过程 49

4.2本构模型 50

4.2.1空模型 51

4.2.2弹性模型 51

4.2.3塑性模型 51

4.2.4本构模型的选择 52

4.2.5本构模型的执行方式 53

4.3本章小结 54

第5章FLAC3D的网格建模方法 55

5.1网格生成器及应用 55

5.1.1基本形状网格的特征 55

5.1.2基本形状网格的建立 56

5.1.3基本形状网格的连接与分离 63

5.1.4 FISH在网格建模中的应用 64

5.1.5应用实例——层状边坡三维网格的生成 66

5.2其他软件的网格导入 70

5.2.1 FLAC3D的网格单元数据形式 71

5.2.2与其他软件的导入接口——以ABAQUS为例 72

5.3本章小结 73

第6章FLAC3D的后处理 74

6.1概述 74

6.2基本后处理功能 74

6.2.1 PLOT命令的格式 75

6.2.2 PLOT图形的输出 76

6.2.3初始应力计算结果的后处理 77

6.2.4查看施加载荷后计算结果的后处理 80

6.3其他软件的后处理——Tecplot 90

6.4本章小结 93

第7章 初始地应力场的生成及应用 94

7.1初始地应力场生成方法 94

7.1.1弹性求解法 94

7.1.2更改强度参数的弹塑性求解法 95

7.1.3分阶段弹塑性求解法 96

7.2几个简单的例子 97

7.2.1设置初始应力的弹塑性求解 97

7.2.2存在静水压力的初始地应力场生成 98

7.2.3水下建筑物的初始应力场生成 99

7.2.4深埋工程的初始应力场生成 1

7.3应用实例——路基施工过程模拟 103

7.3.1问题描述 103

7.3.2模型建立 104

7.3.3初始应力计算 105

7.3.4施工过程模拟 106

7.3.5绘制沉降曲线 108

7.4本章小结 111

第8章FISH语言 112

8.1两个问题 112

8.2从最简单的程序开始 113

8.3基本知识 114

8.3.1函数与变量 114

8.3.2数据类型 114

8.4主要语句 115

8.4.1选择语句 115

8.4.2条件语句 115

8.4.3循环语句 116

8.4.4命令语句 117

8.5内置变量与函数 117

8.5.1变量与函数的类型 117

8.5.2单元遍历与节点遍历 117

8.6应用实例 118

8.6.1让土体的模量随小主应力变化 118

8.6.2分级加载的施加与监测 119

8.6.3获得最大位移的大小及发生位置 120

8.6.4得到主应力差云图 122

8.7编程与查错技巧 123

8.7.1编程技巧 123

8.7.2查错方法 124

8.8本章小结 125

第9章 接触面 126

9.1概述 126

9.2基本理论 126

9.2.1 FLAC3D中接触面的基本理论 126

9.2.2 FLAC中的接触面理论 128

9.3 FLAC3D接触面几何模型的建立 130

9.3.1 移来移去法 130

9.3.2导来导去法 132

9.3.3切割模型法 134

9.3.4接触面建立所存在的问题 135

9.4 FLAC接触面几何模型的建立 137

9.5接触面参数的选取 139

9.5.1接触面参数的确定 139

9.5.2接触面参数的影响 141

9.6单桩静载荷试验模拟 143

9.7与接触面有关的常用命令 145

9.8本章小结 146

第10章 结构单元及应用 147

10.1概述 147

10.1.1基本术语 147

10.1.2几何模型的建立 150

10.1.3结构单元的连接 154

10.1.4边界条件与初始条件 154

10.1.5局部坐标系与符号约定 155

10.2结构单元的基本原理 156

10.2.1梁（beam）单元 156

10.2.2锚索（cable）单元 157

10.2.3桩（pile）单元 160

10.2.4壳（shell）单元 163

10.2.5土工格栅（geogrid）单元 164

10.2.6初衬（liner）单元 165

10.3后处理 167

10.3.1结构节点的输出信息及历史变量 167

10.3.2结构构件的输出信息及历史变量 167

10.4应用实例 168

10.4.1使用梁单元进行开挖支护 168

10.4.2关于预应力锚杆的模拟 170

10.4.3结构单元的动力响应 172

10.5本章小结 174

第11章 非线性动力反应分析 175

11.1概述 175

11.1.1与等效线性方法的关系 176

11.1.2 FLAC3D动力计算采用的本构模型 177

11.2动力时间步 177

11.3动态多步 178

11.4动力载荷和边界条件 181

11.4.1动力载荷的类型与施加方法 181

11.4.2边界条件的设置 183

11.4.3地震载荷的输入 189

11.5力学阻尼 190

11.5.1瑞利阻尼（Rayleighdamping） 190

11.5.2局部阻尼（Local damping） 194

11.5.3滞后阻尼（Hysteretic damping） 196

11.5.4关于阻尼设置的一些讨论 198

11.6网格尺寸的要求 198

11.7输入载荷的校正 199

11.7.1滤波 199

11.7.2基线校正 199

11.8动孔压模型与土体的液化 199

11.9完全非线性动力耦合分析步骤 200

11.10应用实例——振动台液化试验模拟 201

11.10.1计算模型及参数 202

11.10.2计算过程 203

11.10.3计算结果与分析 206

11.11本章小结 207

第12章 流—固相互作用分析 208

12.1概述 208

12.2流固相互作用的两种计算模式 209

12.2.1无渗流模式 209

12.2.2渗流模式 211

12.3流体分析的参数和单位 213

12.3.1渗透系数 213

12.3.2密度 213

12.3.3流体模量 214

12.3.4孔隙率 215

12.3.5饱和度 215

12.3.6流体的抗拉强度 216

12.4流体边界条件 216

12.4.1透水边界与不透水边界 216

12.4.2其他渗流条件 217

12.4.3关于流体边界条件的讨论 218

12.5流体问题的求解 218

12.5.1时标（Time scale） 219

12.5.2完全耦合分析方法的选择 220

12.5.3固定孔压分析（有效应力分析） 222

12.5.4单渗流分析建立孔压分布 222

12.5.5无渗流——力学引起的孔压 223

12.5.6流固耦合分析 225

12.6应用实例 229

12.6.1心墙土坝的渗流 229

12.6.2真空预压的简单模拟 232

12.7本章小结 235

第13章 自定义本构模型 236

13.1自定义本构模型的实现 236

13.2模型运行方法 237

13.2.1编译项目 238

13.2.2创建一个新的项目 238

13.2.3选择Release／Debug编译选项 238

13.2.4改变输出文件名为自定义的DLL 238

13.2.5在项目中添加用户自定义的源文件和头文件 239

13.3以Mohr-Coulomb模型为例 239

13.3.1头文件（usermohr.h） 240

13.3.2 C+++源文件（usermohr.cpp） 241

13.4开发实例——Duncan-Chang模型的开发 247

13.4.1理论描述 248

13.4.2开发流程 249

13.4.3调试与验证 254

13.5本章小结 259

第14章 边坡安全系数求解 260

14.1强度折减法 260

14.1.1基本原理 260

14.1.2实现过程 260

14.2应用实例 261

14.2.1安全系数求解 262

14.2.2自编强度折减法的实现 267

14.3强度折减法评述及使用建议 269

14.3.1强度折减法评述 269

14.3.2强度折减法使用建议 270

14.4本章小结 270

第15章 冰碛土边坡稳定性研究 271

15.1概述 271

15.2边坡工程地质模型 272

15.3冰碛土抗剪强度参数研究 272

15.3.1冰碛土的组成和结构特性 273

15.3.2抗剪强度参数研究思路 274

15.3.3冰碛土结构的元胞自动机模拟 274

15.3.4元胞自动机模型的导入 276

15.3.5三轴数值模拟试验 278

15.3.6试验结果及分析 280

15.3.7抗剪强度预测模型 283

15.4边坡稳定性分析方法研究 285

15.4.1边坡稳定性综合分析方法构建 285

15.4.2简化一次二阶矩法（Sfosm法） 286

15.4.3边坡稳定的FLAC3D分析 287

15.4.4边坡可靠度分析 294

15.5本章小结 295

第16章 阪神地震液化大变形分析 297

16.1前言 297

16.2液化后流动本构模型及其在FLAC3D中的开发 297

16.2.1液化后流动本构模型 298

16.2.2一般应力条件下饱和砂土液化的判定准则 298

16.2.3开发过程 299

16.2.4PL-Finn模型的开发流程 300

16.2.5液化状态指示器的编写 300

16.3前处理 302

16.3.1模型尺寸及计算参数 302

16.3.2地震波的调整 304

16.3.3网格划分 306

16.4静力计算结果 306

16.5动力计算结果 309

16.5.1变形分析 309

16.5.2液化区比较 311

16.6本章小结 312

第17章 抗液化排水桩的数值模拟 313

17.1概述 313

17.2前处理 313

17.2.1网格建立与初始应力生成 314

17.2.2桩模型及接触面单元的生成 314

17.3震前初始应力状态的计算 316

17.4动力计算 319

17.4.1动力输入 319

17.4.2单元额外变量的定义 320

17.4.3历史变量的记录 321

17.5计算结果与分析 322

17.5.1超孔压比分析 323

17.5.2超孔压与竖直向有效应力分析 327

17.6本章小结 333

第18章 深基坑工程分析 334

18.1前言 334

18.1.1工程概况 334

18.1.2基坑围护方案 335

18.2计算模型及参数 337

18.3分析过程 339

18.3.1初始应力计算 339

18.3.2支护桩的施工 339

18.3.3开挖计算 340

18.4计算结果分析 343

18.5本章小结 343

第19章 装配式防波堤的变形分析 344

19.1概述 344

19.2分析思路 345

19.2.1 Beam单元 346

19.2.2 Pile单元 346

19.2.3 Interface单元 346

19.3施工过程的模拟 346

19.3.1计算模型及参数 346

19.3.2计算步骤 348

19.4波浪载荷作用下结构的变形分析 355

19.4.1分析方法 355

19.4.2波浪载荷的计算 355

19.4.3波峰作用下的计算结果 355

19.4.4波谷作用下的计算结果 357

19.5计算结论与本章小结 359

第20章 盾构开挖对软粘土地层的扰动模拟 360

20.1概述 360

20.2问题描述 360

20.3 FLAC3D模拟隧道开挖中若干问题的解决 362

20.3.1采用修正剑桥模型模拟软粘土地层应力应变特性 362

20.3.2流固耦合模拟隧道开挖地层变形时效性 365

20.3.3壳单元模拟隧道衬砌支护 366

20.4计算文件 367

20.5计算结果分析 371

20.6本章小结 374

第21章 常见问题及学习建议 376

21.1常见问题及其解答 376

21.2常见错误提示及其解决办法 379

21.3学习经验和建议 380

附录A FLAC3D命令一览 382

附录B FLAC3D的FISH保留字 391

附录C FLAC的FISH保留字 395

参考文献 397