Flac3D7.0的案例
FLAC3D動(dòng)力分析功能的幾點(diǎn)改進(jìn) 附FLAC 3D實(shí)用教程下載
Msmin取值區(qū)間一般為[0.05，0.1]。
圖2 土體動(dòng)剪切模量退化行為截?cái)嗵幚?在V7.0版本中，FLAC3D通過引入如下命令及選項(xiàng)來反映對(duì)土體動(dòng)剪切模量退化行為的截?cái)嗵幚恚?zone dynamic damping hysteretic keyword
keyword：
reduction-minimum：模量退化系數(shù)Ms的截?cái)嘀怠?波動(dòng)信號(hào)處理
動(dòng)力分析中因分析方法的不同通常對(duì)待輸入波動(dòng)信號(hào)的成分組成有規(guī)定要求，因此在分析之初有必要依據(jù)頻譜分析方法對(duì)信號(hào)做預(yù)處理，處理方法以濾波和基線修正為主：
濾波：目前動(dòng)力分析方法主要包括頻域法和時(shí)域法兩種，基于中心差分算法的時(shí)域方法的FLAC3D動(dòng)力分析要求數(shù)值模型中單元最大邊長不超過待輸入波動(dòng)信號(hào)在其中傳播最小波長的1/10。因此，分析中常對(duì)波動(dòng)信號(hào)最大頻率作截?cái)嗵幚恚云谇蟮糜?jì)算效率與求解精度兩者間的合理平衡；
基線修正：波動(dòng)信號(hào)頻繁特征復(fù)雜，其中的長周期成分可能會(huì)導(dǎo)致地基模型整體出現(xiàn)平動(dòng)漂移現(xiàn)象，這部分對(duì)工程安全無影響的位移應(yīng)予以剔除，此即為基線修正的基本原理。
FLAC3D V7.0含向?qū)讲寮ぞ逥ynamic Input Wizard來滿足對(duì)波動(dòng)信號(hào)開展上述處理的要求，該工具通過程序菜單選項(xiàng)Tools->Dynamic Input Wizard實(shí)現(xiàn)調(diào)用，起始界面如圖3所示。考慮篇幅原因，此處不對(duì)其使用方法作進(jìn)一步介紹。
圖3 波動(dòng)信號(hào)處理工具Dynamic Input Wizard
下載地址：FLAC 3D實(shí)用教程
展開 FLAC3D動(dòng)力分析功能的幾點(diǎn)改進(jìn) 附講一下Flac3D的局部坐標(biāo)下載
Msmin取值區(qū)間一般為[0.05，0.1]。
圖2 土體動(dòng)剪切模量退化行為截?cái)嗵幚?在V7.0版本中，FLAC3D通過引入如下命令及選項(xiàng)來反映對(duì)土體動(dòng)剪切模量退化行為的截?cái)嗵幚恚?zone dynamic damping hysteretic keyword
keyword：
reduction-minimum：模量退化系數(shù)Ms的截?cái)嘀怠?波動(dòng)信號(hào)處理
動(dòng)力分析中因分析方法的不同通常對(duì)待輸入波動(dòng)信號(hào)的成分組成有規(guī)定要求，因此在分析之初有必要依據(jù)頻譜分析方法對(duì)信號(hào)做預(yù)處理，處理方法以濾波和基線修正為主：
濾波：目前動(dòng)力分析方法主要包括頻域法和時(shí)域法兩種，基于中心差分算法的時(shí)域方法的FLAC3D動(dòng)力分析要求數(shù)值模型中單元最大邊長不超過待輸入波動(dòng)信號(hào)在其中傳播最小波長的1/10。因此，分析中常對(duì)波動(dòng)信號(hào)最大頻率作截?cái)嗵幚恚云谇蟮糜?jì)算效率與求解精度兩者間的合理平衡；
基線修正：波動(dòng)信號(hào)頻繁特征復(fù)雜，其中的長周期成分可能會(huì)導(dǎo)致地基模型整體出現(xiàn)平動(dòng)漂移現(xiàn)象，這部分對(duì)工程安全無影響的位移應(yīng)予以剔除，此即為基線修正的基本原理。
FLAC3D V7.0含向?qū)讲寮ぞ逥ynamic Input Wizard來滿足對(duì)波動(dòng)信號(hào)開展上述處理的要求，該工具通過程序菜單選項(xiàng)Tools->Dynamic Input Wizard實(shí)現(xiàn)調(diào)用，起始界面如圖3所示。考慮篇幅原因，此處不對(duì)其使用方法作進(jìn)一步介紹。
圖3 波動(dòng)信號(hào)處理工具Dynamic Input Wizard
下載地址：講一下Flac3D的局部坐標(biāo)
展開 COMSOL Multiphysics的巖土力學(xué)模塊(Geomechanics Module)
為了與FLAC的本構(gòu)模型比較，可參考下述鏈接：
IMASS---FLAC3D和3DEC新的本構(gòu)模型(2)
FLAC2D---過去，現(xiàn)在和將來
FLAC3D 7.0 新特性簡(jiǎn)介(P3)---新的本構(gòu)模型
(2) 用戶自定義的塑性、流動(dòng)規(guī)則和硬化模型。
(3) 混凝土模型: Bresler-Pister; Ottosen; William–Warnke
Bresler and Pister對(duì)同時(shí)受到扭轉(zhuǎn)和軸向壓縮的混凝土圓柱體進(jìn)行了試驗(yàn)，從這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得出的斷裂準(zhǔn)則如下所示：
Ottosen模型如下所示:
(4) 脆性損傷模型(Brittle damage models)
(5) Hoek-Brown模型
(6) 蠕變模型 (Creep models)
(7) 預(yù)先定義和用戶定義的非線性彈性材料: Ramberg-Osgood, Hardin-Drnevich, Duncan-Chang等。
這些材料模型也可以耦合創(chuàng)建的任何新方程，并與其它物理場(chǎng), 如熱傳導(dǎo)、流體流動(dòng)和多孔介質(zhì)中的溶質(zhì)傳輸?shù)冗M(jìn)行耦合。
3 Comsol在巖土力學(xué)中的應(yīng)用
Nasir(2014) 使用耦合的thermo-hydro-mechanical-chemical (THMC) 模型研究了氣候變化影響下核廢料場(chǎng)地沉積巖的孔隙度和滲透率變化；Zhou(2014) 模擬了水庫水和降雨對(duì)三峽邊坡滑動(dòng)體的滲透；Zhang (2015)模擬了隧道圍巖塑性區(qū)的發(fā)展; Cao (2016)模擬了采礦引起的斷裂導(dǎo)致瓦斯遷移；Wang (2018) 模擬了各向異性巖體的邊坡?lián)p傷帶；Beya (2019) 模擬了在永久性凍土采礦中水泥漿充填加熱固化條件的過程；Liu (2020) 模擬了斷裂花崗巖中地?zé)岬膫鞑ァ?/span>
展開 使用伺服控制(Servo Control)函數(shù)進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)
fish set @high_unbal = 5e4fish set @low_unbal = 2e4fish set @high_vel = 2
伺服控制函數(shù)在UDEC和FLAC中寫起來比較繁瑣，主要原因是這些2D程序還沒有完全轉(zhuǎn)換到新的FISH格式(FISH: Loop語句的進(jìn)化; FLAC3D 7.0 新特性簡(jiǎn)介(P2)---FISH的顯著改進(jìn)); FLAC3D和3DEC的伺服控制函數(shù)寫起來很簡(jiǎn)單，示例如下:
fish def _servo while_stepping if block.unbal > unbal_limit then vel_ = 0.98*vel_ loop foreach local gp points block.gp.vel.app.z(gp) = vel_ end_loop endif if block.unbal < 0.8*unbal_limit then vel_ = 1.02*vel_ loop foreach gp points block.gp.vel.app.z(gp) = vel_ end_loop endifend
3 應(yīng)變軟化材料的三軸壓縮試驗(yàn)
下圖所示的是一個(gè)應(yīng)變軟化材料的三軸壓縮試驗(yàn)結(jié)果。其中左圖顯示的是計(jì)算的平均垂直應(yīng)力sigmav和平均垂直應(yīng)變ev之間的關(guān)系，右圖顯示的是最大不平衡力與時(shí)步之間的關(guān)系。比較引言中的單軸應(yīng)力應(yīng)變曲線，可以發(fā)現(xiàn)在三軸條件下應(yīng)變軟化的行為更加復(fù)雜。
展開 
建筑物的自由振動(dòng)和地震分析(1)---定義土層
兩種計(jì)算采用了不同的動(dòng)態(tài)邊界條件：
在自由振動(dòng)(free vibration)中，使用粘性邊界(Viscous boundary)條件【PLAXIS 機(jī)器地基動(dòng)力分析---Part II】，這種設(shè)置適用于動(dòng)態(tài)源的位置位于網(wǎng)格內(nèi)的問題【風(fēng)速(Wind Velocity)計(jì)算】；對(duì)于地震荷載，使用自由場(chǎng)(Free-field)【發(fā)布PLAXIS 2D V22.02.00 新的改進(jìn)要點(diǎn)；FLAC3D 7.0 新特性簡(jiǎn)介(P1)---速度提升】和符合基礎(chǔ)邊界(Compliant base boundary)條件，此選項(xiàng)是地震分析的首選，在模型底部施加動(dòng)態(tài)輸入，符合基礎(chǔ)邊界條件用來吸收向下的波，從而使波只向上傳播。
本題的主要內(nèi)容包括：
(1) 進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)算
(2) 定義動(dòng)態(tài)邊界條件(自由場(chǎng)、符合基礎(chǔ)和粘性）
(3) 使用動(dòng)態(tài)放大系數(shù)(dynamic multipliers)定義地震
(4) 模擬結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)
(5) 使用具有小應(yīng)變剛度的硬化土(Hardening Soil)模型對(duì)滯回行為(hysteretic behaviour)進(jìn)行模擬
(6) 評(píng)估傅里葉頻譜(Fourier spectrum)的固有頻率
我們側(cè)重地震載荷的動(dòng)力分析。
2 物理模型
該建筑物由5層樓板和一
個(gè)地下室組成。
建筑物寬10米，每層高3m，因此5層高共15m, 地下室高2m，樓板和墻體的重量按
5kN/m^2估算。
建筑物的地基置于15m厚的松散砂層上，其下的持力層是致密的砂層，厚度為25m，如下圖所示。
展開 Top2Vec (V1.0.26)主題模擬代碼的改進(jìn)
1 引言
在目前的工作中，使用了三種主題模擬技術(shù)：(1) LDA(LDA Topic Modeling(主題建模): 以Rocscience 2021用戶會(huì)議為例); (2) BERTopic(BERTopic(V0.9.0)主題模擬技術(shù)); 以及(3)Top2Vec(GeotechSet數(shù)據(jù)集主題模擬(Topic Modeling); 主題模擬的藝術(shù)(The Art of Topic Modeling)---以Step-Path Failure為例). 第一種技術(shù)由于性能較差逐漸被淘汰，因此著重點(diǎn)主要放在第二種和第三種技術(shù)上，這兩種技術(shù)的共同點(diǎn)是利用了BERT模型。本文討論了昨天對(duì)Top2Vec-Topic-Modeling代碼的一些改進(jìn)以及應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)，這些改進(jìn)增強(qiáng)了程序的移植性，計(jì)算結(jié)果的精確性和均衡性以及后處理的便利性。
2 改進(jìn)要點(diǎn)
2.1 自動(dòng)化CPU的核心數(shù)
盡管Torch提供了GPU的計(jì)算能力，但是在目前Top2Vec的訓(xùn)練過程中仍然使用的是CPU。在大規(guī)模的數(shù)值計(jì)算中都使用了多線程運(yùn)算，包括FLAC3D和3DEC，參看《FLAC3D 7.0 新特性簡(jiǎn)介(P1)---速度提升》和《確定性模式(model deterministic on)》。workers用來設(shè)定訓(xùn)練模型時(shí)要使用的工作線程的數(shù)量，雖然我們沒有定量地測(cè)試過workers數(shù)量對(duì)運(yùn)行速度的影響，但總的來說，較大的數(shù)量將導(dǎo)致更快的訓(xùn)練。使用下面的代碼最大化地使用CPU的core，這樣在不同機(jī)器運(yùn)行代碼時(shí)就不必手工改寫數(shù)字了。目前我的計(jì)算機(jī)CPU的核心數(shù)是16.
展開 本構(gòu)模型(Constitutive Models)選擇
上述在地質(zhì)力學(xué)數(shù)值模擬中所面臨的困難---物理不穩(wěn)定性、路徑依賴性以及極端非線性本構(gòu)模型的模擬可以通過使用顯式動(dòng)態(tài)的求解方法來解決，例如FLAC3D和3DEC。顯式動(dòng)態(tài)的求解方法允許數(shù)值分析以真實(shí)的方式跟蹤地質(zhì)力學(xué)系統(tǒng)的演變，而不必?fù)?dān)心數(shù)值不穩(wěn)定的問題。顯式動(dòng)態(tài)求解方法建立了完整的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)方程，即使模擬的物理系統(tǒng)不穩(wěn)定，例如邊坡的突然倒塌，但數(shù)值解是穩(wěn)定的。當(dāng)系統(tǒng)中的一些應(yīng)變能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能時(shí)，因?yàn)榘藨T性項(xiàng)，所以能夠耗散動(dòng)能而達(dá)到靜力平衡。顯式動(dòng)態(tài)求解方法直接模擬了這一過程。(zone mechanical energy active/clear)
相反，如果求解方法中不包括慣性項(xiàng)，那么必須使用一些數(shù)值程序來處理物理不穩(wěn)定性。即使該過程能成功地防止數(shù)值不穩(wěn)定，但所應(yīng)用的路徑也可能不是真實(shí)的。系統(tǒng)的物理演化方式會(huì)影響到解的結(jié)果。顯示動(dòng)態(tài)的求解方案可以遵循物理路徑。通過包括完整的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可以評(píng)估加載路徑對(duì)本構(gòu)響應(yīng)的影響。顯式動(dòng)態(tài)求解方案也允許實(shí)施強(qiáng)非線性本構(gòu)模型，因?yàn)橐话愕挠?jì)算順序允許模型中每個(gè)元素的場(chǎng)量(力/應(yīng)力和速度/位移)在一個(gè)計(jì)算步驟中相互物理隔離，通過增量公式可以實(shí)現(xiàn)彈性/塑性本構(gòu)模型。
2. 本構(gòu)模型
FLAC3D/3DEC包含了線性和非線性的本構(gòu)模型[FLAC3D 7.0 新特性簡(jiǎn)介(P3)---新的本構(gòu)模型]，通過下面的代碼調(diào)用。
展開 液化分析和評(píng)價(jià)(Liquefaction Analysis and Evaluation)文獻(xiàn)聚合
這些方法需要不同程度的實(shí)驗(yàn)室和/或原位測(cè)試，大致可分為以下幾類:
(1) 基于地質(zhì)準(zhǔn)則測(cè)繪(Mapping Based on Geological Criteria);
(2) 經(jīng)驗(yàn)回歸(Empirical Correlations), 典型的方法是使用SPT和CPT, 這是工程實(shí)踐中液化評(píng)價(jià)最常用的半經(jīng)驗(yàn)方法; (基于標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)的液化分析軟件 NovoLIQ 4.0.2020.622)
(3) 閾值剪切應(yīng)變概念(Threshold Shear Strain Concept);
(4) 液化概率(Liquefaction Probability);
(5) 當(dāng)進(jìn)行理論研究時(shí), 可以使用更先進(jìn)的本構(gòu)關(guān)系(Constitutive Model),例如NorSand和P2PSand模型.(FLAC3D 7.0 新特性簡(jiǎn)介(P3)---新的本構(gòu)模型)
展開 壓縮試驗(yàn)?zāi)M考慮的幾個(gè)問題(本構(gòu)模型和NMD算法)
《本構(gòu)模型(Constitutive Models)選擇》《IMASS---FLAC3D和3DEC新的本構(gòu)模型(1)》《FLAC3D 7.0 新特性簡(jiǎn)介(P3)---新的本構(gòu)模型》《FLAC2D---過去，現(xiàn)在和將來》。迄今為止，FLAC3D/3DEC已經(jīng)內(nèi)置了超過35種本構(gòu)模型，當(dāng)模擬一個(gè)問題時(shí)，我們不可能試驗(yàn)所有的本構(gòu)模型。大多數(shù)情況下，總是從最簡(jiǎn)單的各向同性的彈性模型(Isotropic Elastic Model)入手。彈性模型(block zone cmodel assign elastic)只需要兩個(gè)材料參數(shù)：體積模量和剪切模量(block zone prop dens=0.0026 bulk=4000 shear=3000)，運(yùn)行速度最快。在解決全尺寸的邊值問題之前使用彈性模型測(cè)試能夠?qū)δM的問題呈現(xiàn)出一個(gè)big picture，粗略判斷出應(yīng)力集中的位置，了解模型的預(yù)期響應(yīng)，有助于重新定義網(wǎng)格的密度以及改變材料的本構(gòu)模型。
對(duì)于一般的彈塑性問題，可以直接使用Mohr-Coulomb模型進(jìn)行測(cè)試。Mohr-Coulomb模型是塑性模型組(Plastic Model Group)里最簡(jiǎn)單的模型。輸入?yún)?shù)除了體積模量和剪切模量外，只需提供材料的密度，粘結(jié)力，內(nèi)摩擦角和抗拉強(qiáng)度即可。
block zone property density 2.5E3 bulk 1.19E10 shear 1.1E10 friction 44 cohesion 2.72E5 tension 2E5
下面的例子演示了一個(gè)由Mohr-Coulomb材料組成的壓縮試驗(yàn)。這個(gè)問題的物理意義是模擬一個(gè)礦柱的屈服行為。
2 模擬步驟
(1) 幾何形狀。
展開 Update---在FLAC3D中使用Python
1 引言
這個(gè)筆記是對(duì)大約一年半前《FLAC3D與Python的集成》系列的更新，當(dāng)時(shí)是在FLAC3D 6.0環(huán)境下進(jìn)行的，盡管基本的操作流程和6.0版本相同，但目前的FLAC3D 7.0發(fā)生了很大變化，不僅增強(qiáng)了Python的運(yùn)行環(huán)境(Jupyter QtConsole 4.3.1,Python 3.6.1, IPython 6.2.1,matplotlib backend: Qt5Agg), 而且改進(jìn)了自身的函數(shù)功能，因此對(duì)過去的筆記作了部分更新。
2 運(yùn)行設(shè)置
FLAC3D集成了IPython的控制臺(tái)，當(dāng)進(jìn)入FLACD3D的運(yùn)行環(huán)境后，從主菜單Panes > IPython Console, 進(jìn)入到IPython Console。為了建立FLAC3D和Python的聯(lián)系，首先需要導(dǎo)入itasca模塊，itasca模塊定義了Python和FLAC3D之間的交互(from itasca import gridpointarray as gpa > gpa.pos())。
展開 離散斷裂網(wǎng)絡(luò)DFN三維模型與二維模型的傾角(Dip)近似等效方法
define find_dip sum = 0 loop foreach fp fracture.list fdip = fracture.dip(fp) io.out(fdip) sum = sum + fdipend_loop
新的循環(huán)算法只使用一句代碼，目前在3DEC，FLAC3D和PFC 7.0 中能夠使用，但還沒有改進(jìn)到UDEC中。
[fdip = fracture.dip(::fracture.list)]
6 3DEC新的改進(jìn)(7.00.144)
剛剛看到3DEC 7.00.144 (12/02/2021)出來了，簡(jiǎn)要描述新版的改進(jìn)之處。
(1) 增加了range jmodel 命令。我怎么記得早期的版本就有這個(gè)命令呢。
(2)增加了使用FISH函數(shù)獲取有限元高斯點(diǎn)的數(shù)據(jù)，這個(gè)功能是為了從外部有限元程序?qū)刖W(wǎng)格。
(3) 修正了在所有自由度不固定的情況下用剛性塊求解的問題。
(4) 修正了DFN與幾何體相交的計(jì)算。
(5) 修正了block dynamic eigen命令。
(6) 修正了命令轉(zhuǎn)換工具。
(7) 修正了刪除已開挖和填充的塊。
(8) 修正了子接觸繪圖命令。
(9) 修正了block.face.next fish函數(shù)。
展開 
Itasca軟件(FLAC3D, 3DEC, PFC)推出Linux版本---一個(gè)更好的體驗(yàn)?
xx = io.in(string.build('%1 (default:%2):',msg,default))
測(cè)試顯示在3DEC和FLAC3D中都存在這個(gè)問題，但在UDEC中還未作出改變，string()和string.build()都可以使用，整合時(shí)期感覺弄得挺混亂的，估計(jì)以后UDEC也會(huì)作出相應(yīng)的改變。
離散斷裂網(wǎng)絡(luò)DFN三維模型與二維模型的傾角(Dip)近似等效方法
define find_dip sum = 0 loop foreach fp fracture.list fdip = fracture.dip(fp) io.out(fdip) sum = sum + fdipend_loop
新的循環(huán)算法只使用一句代碼，目前在3DEC，FLAC3D和PFC 7.0 中能夠使用，但還沒有改進(jìn)到UDEC中。
[fdip = fracture.dip(::fracture.list)]
6 3DEC新的改進(jìn)(7.00.144)
剛剛看到3DEC 7.00.144 (12/02/2021)出來了，簡(jiǎn)要描述新版的改進(jìn)之處。
(1) 增加了range jmodel 命令。我怎么記得早期的版本就有這個(gè)命令呢。
(2)增加了使用FISH函數(shù)獲取有限元高斯點(diǎn)的數(shù)據(jù)，這個(gè)功能是為了從外部有限元程序?qū)刖W(wǎng)格。
(3) 修正了在所有自由度不固定的情況下用剛性塊求解的問題。
(4) 修正了DFN與幾何體相交的計(jì)算。
(5) 修正了block dynamic eigen命令。
(6) 修正了命令轉(zhuǎn)換工具。
(7) 修正了刪除已開挖和填充的塊。
(8) 修正了子接觸繪圖命令。
(9) 修正了block.face.next fish函數(shù)。
展開 