【PFC6.0】三維真實邊坡落石軌跡追蹤

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2022年9月24日 18:44

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0 引言

目前離散元的三維應用主要聚焦于單元實驗，因為受限制于顆粒數目和模型尺寸。所以離散元理論上的優勢很難在工程應用中得到體現，這個情況也必將持續五年以上。

本案例以一個比較實際的工況來進行模擬，可以反映離散元在運動學意義上的優勢。

1 邊坡導入

本部分使用了MicrosStation軟件進行了邊坡的生成。首先是找到了一個邊坡的等高線圖。這個是dwg格式的，很多地形數據都會以這種格式保存下來。

【PFC6.0】三維真實邊坡落石軌跡追蹤的圖1

參照進來后是這個樣子的：里面有等高線和高程點數據。

【PFC6.0】三維真實邊坡落石軌跡追蹤的圖2

Mircostation只能識別自身的元素，所以需要把這些線點合并到主文件中。然后隱藏掉等高線以外的元素。：

【PFC6.0】三維真實邊坡落石軌跡追蹤的圖3

之后使用Microstation中網格--從等高線創建網格。

【PFC6.0】三維真實邊坡落石軌跡追蹤的圖4

創建好后如圖，將其保存為“dixing.stl”即可。

【PFC6.0】三維真實邊坡落石軌跡追蹤的圖5

2 導入地形

導入地形的命令比較簡單，這里用到了geo_tools來進行圖形的一些處理，主要是把圖形移動到原點位置。然后網格劃分比較細的話，可能會導致有一些小面片有問題，用skip-errors跳過即可。

model newmodel domain extent -600 600 -600 600 -200 200geometry import "dixing.stl"program call "geo_tools"@MoveToOrigin("dixing")wall import from-geometry "dixing" skip-errors

model save "dixing"

geo-tools的代碼如下：

def get_min_max(id)    global x_min=1e100    global x_max=-1e100        global y_min=1e100    global y_max=-1e100    global z_min=1e100    global z_max=-1e100    local gs = geom.set.find(id)    loop foreach local gn geom.node.list(gs)        local pos = geom.node.pos(gn)        if x_min > comp.x(pos)            x_min = comp.x(pos)        endif        if y_min > comp.y(pos)            y_min = comp.y(pos)        endif         if z_min > comp.z(pos)            z_min = comp.z(pos)        endif           if x_max < comp.x(pos)            x_max = comp.x(pos)        endif        if y_max < comp.y(pos)            y_max = comp.y(pos)        endif         if z_max < comp.z(pos)            z_max = comp.z(pos)        endif    endloopend

def MoveToOrigin(id)    get_min_max(id)    x_center=(x_max+x_min)*0.5    y_center=(y_max+y_min)*0.5    z_center=(z_max+z_min)*0.5    local gs = geom.set.find(id)    loop foreach local gn geom.node.list(gs)                geom.node.pos.x(gn)=-x_center+geom.node.pos.x(gn)        geom.node.pos.y(gn)=-y_center+geom.node.pos.y(gn)        geom.node.pos.z(gn)=-z_center+geom.node.pos.z(gn)    endloop    get_min_max(id)end

def MoveZ(id,z_add)        local gs = geom.set.find(id)    loop foreach local gn geom.node.list(gs)                geom.node.pos.z(gn)=z_add+geom.node.pos.z(gn)    endloopend

導入成功的地形為三角面片的wall，如圖：

【PFC6.0】三維真實邊坡落石軌跡追蹤的圖6

3 生成落石

這里落石考慮到形狀，用了一個rblock來生成：

model restore "dixing"geometry import "kuaishi.stl"

rblock template create "kuaishi" from-geometry "kuaishi"

rblock replicate  "kuaishi" position -121 331 80contact cmat default model linear method deform emod 10e7 kratio 1.5 property fric 0.5

rblock attribute density 3e3 damp 0.2model gravity 9.8



[baocunpinlv=1][time_record=mech.time.total-100][count=0]def savefile        if mech.time.total-time_record >= baocunpinlv then        filename=string.build("jieguo%1",count)        command            model save @filename        endcommand        time_record=mech.time.total        count +=1    endif    endfish callback add @savefile -1.0

model mechanical timestep fix 1e-4rblock trace id 1 model solve time 70