FLAC3D与FLAC基础学习、常见命令的整理 (2)

峥嵘岁月 分享 2020-06-28 下载文档

(1)调出起初的应力平衡: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 apply (5)设定边界条件 apply,fix

(6)求工程时的应力平衡 solve, step, cycle (7)储存 save file.sav 4.Flac3d的命令

1.在FLAC3D中用到的是体积模量K和剪切模量G,它们与杨氏模量E与泊松比υ之间的关系为:K?2.在

EE,G?。

3(1?2?)2(1??)中边坡的稳定性计算原理仍为折减系数

FLAC3D

法:c折减后?c折减前tan?折减前,tan?折减后?,其中属于临界值的K即为边坡的安全系数。 kk3.边坡稳定性的判断方法之一为最大不平衡力的收敛性,最大不平衡力的定义为:在每一个计算循环中,外力通过网格节点传递分配到体系各节点时,所有节点的外力与内力之差中的最大值。最大不平衡小于某一临界值作为边坡的收敛标准。命令流为:set mech force

4.由于FLAC3D在出图背景是灰色,图形为彩色,在论文打印时若我们需要黑白或者灰度的图形,可以使用快捷键CTRL+G或者在图形状态下执行settings/grayscale命令,将图形转换为灰度显示。

5.动画的生成,flac3d可以生成动画,大致步骤为,首先命令要显示的图像,设置动画,动画开启,计算。命令流为:

Ini xd 0 yd 0 zd 0;将各个方向的位移清零 Ini xv 0 yv 0 zv 0;将各个方向的应力清零

App nstress -100e3 ran z 2.9 3.1 x 1 2 y 1 2;在指定体内添加应力 Plot set rot 20 0 30;将模型转动一定的可视角度

Plot con szz ou on magf 10;将竖向应力云图放大十倍以后输出 Plot add hist 1;在动画中加入最大不平衡力,编号为1

Set movie avi step 1 file 1.avi;定义动画,动画记录的频率为1时步一频率 Movie start;动画开始

Solve;计算

1、体积模量

体积模量是弹性模量的一种,它用来反映材料的宏观特性,即物体的体应变与平均应力(某一点三个主应力的平均值)之间的关系的一个物理量。

材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系,也就是说满足胡克定律,其比例系数称为弹性模量,弹性模量是描述物质弹性的一个物理量,是一个总称,包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。对于体积模量有时也称体变模量。我们先假设,在P0的压强下体积为V0。若压强增加dP(或减小dP,dP是末态的压强减去出态的压强,当然dP可正可否),则体积减小dV(或者增加dV,计算方法同前者,当然也可正可否)。则有 K=-dP/(dV/V0),K被称为该物体的体积模量(modulus of volume elasticity)。如在弹性范围内,则专称为体积弹性模量,不难发现体积模量是一个正值。

体积模量是一个比较稳定的材料常数,单位为帕斯卡。因为在各向均压下材料的体积总是变小的,故K值永为正值,单位Pa。

体积模量的倒数称为体积柔量。体积模量K和弹性模量(或称杨氏)E、泊松比μ之间有关系:

2、剪切模量

剪切模量(shear modulus of elasticity),材料常数,是剪切应力与应变的比值。又称切变模量或刚性模量。材料的力学性能指标之一。是材料在剪切应力作用下,在弹性变形比例极限范围内,切应力与切应变的比值。它表征材料抵抗切应变的能力。模量大,则表示材料的刚性强。剪切模量的倒数称为剪切柔量,是单位剪切力作用下发生切应变的量度,可表示材料剪切变形的难易程度。

刚度参数γ,所使用的混凝土的剪切模量G可取等于0.425E,E是混凝土的弹性模量。剪切模量G和弹性模量E、泊松比μ之间有关系:G=E/(2(1+μ))。

3、杨氏模量

杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。一条长度为L、截面积为S的金属丝在力F作用下伸长ΔL。F/S叫应力,其物理意义是金属丝单位截面积所受到的力;ΔL/L叫应变,其物理意义是金属丝单位长度所对应的伸长量。应力与应变的比叫弹性模量:即。ΔL是微小变化量。杨氏模量(Young's modulus),又称拉伸模量(tensile modulus)是弹性模量(elastic modulus or modulus of elasticity)中最常见的一种。杨氏模量衡量的是一个各项同性弹性体的刚度(stiffness), 定义为在胡克定律适用的范围内,单轴应力和单轴形变之间的比。与弹性模量是包含关系,除了杨氏模量以外,弹性模量还包括体积模量(bulk modulus)和剪切模量(shear modulus)等。Young's modulus E, shear modulus G, bulk modulus K, 和 Poisson's ratio ν 之间可以进行换算,公式为:E=2G(1+v)=3K(1-2v)

英文名称:Young's Modulus

定义:材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律),其比例系数称为弹性模量。

意义:弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标,其值越大,使材料发生一定弹性变形的应力也越大,即材料刚度越大,亦即在一定应力作用下,发生弹性变形越小

说明:又称杨氏模量。弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质。是物体弹性变形难易程度的表征。用E表示。定义为理想材料有小形变时应力与相应的应变之比。E以单位面积上承受的力表示,单位为N/m2。模量的性质依赖于形变的性质。剪切形变时的模量称为剪切模量,用G表示;压缩形变时的模量称为压缩模量,用K表示。模量的倒数称为柔量,用J表示。

4、粘聚力

粘聚力又叫内聚力,是在同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力,这种相互吸引力是同种物质分子之间存在分子力的表现。只有在各分子十分接近时(小于10e-6厘米)才显示出来。粘聚力能使物质聚集成液体或固体。特别是在与固体接触的液体附着层中,由于粘聚力与附着力相对大小的不同,致使液体浸润固体或不浸润固体。

5、内摩擦角

(1)定义内摩擦角(angle of internal friction)

a) 岩体在竖力作用下发生剪切破坏时错动面的倾角;

b) 颗粒状材料(如粮食、砂子)自然堆积时与地面能形成的最大夹角。 (2)概念

作为岩(土)体的两个重要参数之一的内摩擦角,是土的抗剪强度指标,是工程设计的重要参数。土的内摩擦角反映了土的摩擦特性,一般认为包含两个部分:土颗料的表面摩擦力,颗粒间的嵌入和联锁作用产生的咬合力。

内摩擦角是土力学上很重要的一个概念。内摩擦角最早出现在库仑公式中,也就是土体强度决定于摩擦强度和粘聚力,摩擦强度又分为滑动摩擦和咬合摩擦,两者共同概化为摩擦角。

(3)表达式

经典的表达式就是库伦定律τ=σtanυ+c

其中,对于黏性土,c不为0,对于砂土,c为0,υ、c可以通过三轴试验得出,(或直剪)。在不同围压下,得到破坏时的最大主应力和最小主应力,做出应力圆,至少在三种不同的围压下,这样可以做出三个应力圆,作三个圆的公切线,斜率即为内摩擦角。

内摩擦角在力学上可以理解为块体在斜面上的临界自稳角,在这个角度内,块体是稳定的;大于这个角度,块体就会产生滑动。利用这个原理,可以分析边坡的稳定性。

(4)反映内容

内摩擦角是反映散粒物料间摩擦特性和抗剪强度,它是确定物料仓仓壁压力以及设计重力流动的料仓和料斗的重要设计参数。如果把散粒物料看成一个整体,在其内部任意处取出一单元体,此单元体单位面积上的法向压力可看作该面上的压应力,单位面积上的剪切力可看作该面上的剪应力。物料沿剪切力方向发生滑动,可以认为整体在该处发生流动或屈服。即散粒物料的流动可以看成与固体剪切流动破坏现象相类似。这样,就可以应用莫尔强度理论来研究散粒物料的抗剪强度,进而得出确定内摩擦角的理论和方法。

(5)计算方法

根据莫尔理论,如果散粒物料在二向应力作用下沿着某一个平面产生破坏,则在这个平面内存在着一定的正应力σ和剪应力τ的组合。破 坏平面内的正应力σ和剪应力τ可由力平衡求出

σ= σ1cosθ+σ3sinθ

τ= (σ1-σ3)cosθsinθ

式中σ1——最大主应力; σ3——最小主应力; θ——破坏平面和最大主应力平面之间的夹角;

对同一种物料在不同的σ3 情况下作试验,可得出散粒物料发生破坏时的一系列σ1 。 莫尔圆和莫尔包络线相切的点表示散粒物料产生破坏时的平面方位及平面上的应力状态,它表示了散粒物料的强度条件。

莫尔包络线可用下式表示为 τ= c+σtanφi

式中τ——散粒体抗剪强度; c——散粒体粘聚力;

σ——破坏平面上的正应力; υi——内摩擦角。

莫尔包络线和水平线的夹角即为散粒物料的内摩擦角υi.莫尔包络线即表示散粒物料的 剪切强度 。如果表示物料内某点应力状态的莫尔圆落到莫尔包络线以下,则这个点的剪切应力 是小于剪切强度,散粒物料不可能产生破坏和流动。莫尔包络线相切的任意莫尔圆表示一个非稳定状态。在非稳定状态时,用切点表示的平面上可能出现破坏。 散粒体的剪切强度和内摩擦角可直接用图解法求出。它们的数值也可用莫尔圆方程直接求出。

6、剪胀角

剪胀角是用来表示材料在剪切过程中体积变化率的一个物理量。剪切过程中产生的位移分为法向位移和切向位移,剪胀角的正切值为法向位移同切向位移的比值。


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