PFC3D
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-23
PFC3D的實例教程
一套成熟的PFC 6.0 與 FLAC3D 耦合的數值模擬腳本。重點解決在數值模擬中復雜幾何體建模難的問題，實現了通過 CAD直接導入轉化為 PFC3D 的幾何組（Geometry Group）及塊體組（Clump Group），并在此基礎上構建真三軸動力沖擊耦合模型。
CAD 復雜建模接口：支持從 CAD 建立復雜三維幾何模型，一鍵導入 PFC 6.0，自動完成 Geometry 到 Clump 的映射與填充，突破軟件自帶建模工具的形狀限制。
PFC-FLAC3D 精準耦合：實現離散元（PFC）與連續介質（FLAC3D）的無縫動力耦合，利用 FLAC3D 模擬遠場邊界效應，PFC3D 模擬核心破壞區。
真三軸動力加載系統：代碼預設了標準的真三軸初始地應力環境，并集成沖擊荷載（Dynamic Impact）觸發機制。
邏輯清晰的 clump group 與 geometry group 分類，方便后續的數據提取、云圖顯示及屬性賦值。
包含文件內容
PFC6.0代碼：包含模型初始化、CAD 導入、接觸定義。
FLAC代碼：處理 PFC 與 FLAC3D 交互界面的力學傳遞。
CAD 示例模型：提供一個標準的三維 CAD 幾何模型作為演示。
適用研究方向
深部巖石動力學與沖擊地壓研究。
復雜地質體的精細化建模。
巖土工程多尺度耦合分析。
展開 可以采用PFC3D對這些碎石料的力學特性進行分析。
在PFC3D中生成不規則顆粒clump需要指定模板，本案例提供了20多個碎石顆粒的模板，部分顆粒模板展示如下：
利用clump distribute 命令的bin關鍵詞可以生成特定級配的碎石：
需要注意的是，clump模板中含有數百個pebble，會帶來很大的計算成本。
顆粒模板和算例如下：
PFC3D模擬放礦、集料斗下料等 ￥30
PFC3D可以用來模擬集料斗下料，礦石出礦等在重力作用下的塊石下落運動，通過內置函數記錄塊石重量等。
通過import導入邊界，建立整體模型，本例中構建了十個下料口的模型，
通過wall的刪除與生成，實現每一步的下料，定義下落塊石重量的函數measuredischargedmass，實現塊石質量的記錄。
通過polt圖可以觀察分析下落過程中的整體分布變化，各下料口下料總量，每步的下料量等
對于寬度為b，高度為h的矩形試樣，四點彎曲抗彎強度公式：S=FL/bh2
本算例采用PFC3D模擬四點彎曲試驗，首先建立試件，定義黏結參數，通過移動墻體進行加載，監測加載過程中墻體的受力，并給出粘結鍵斷裂位置的分布。
建立的長方體試件如下圖：
試樣中球顆粒的接觸力鏈如下圖所示：
在模型的上下兩側生成墻體，固定下側墻體的位置，對上側墻體施加向下的速度模擬加載：
加載后球單元之間的接觸情況如下圖所示，其中藍色為粘結鍵，紅色為斷裂的粘結鍵分布：
斷裂粘結鍵分布如下圖，試件中部發生斷裂
對于不同強度的巖石或混凝土可以修改粘結參數（pb_ten，pb_coh等）、球單元的粒徑級配等進行模擬以達到合理的預期效果。
完整代碼如下：
展開 對于寬度為b，高度為h的矩形試樣，三點彎曲抗彎強度公式：S=3FL/2bh
本算例采用PFC3D模擬三點彎曲試驗，首先建立試件，定義黏結參數，通過移動墻體進行加載，監測加載過程中墻體的受力，并給出粘結鍵斷裂位置的分布。
建立的長方體試件如下圖：
試樣中球顆粒的接觸力鏈如下圖所示：
在模型的上下兩側生成墻體，固定下側墻體的位置，對上側墻體施加向下的速度模擬加載：
加載過程中上側墻體與試件的接觸力時程如下：
加載后球單元之間的接觸情況如下圖所示，其中藍色為粘結鍵，紅色為斷裂的粘結鍵分布：
斷裂粘結鍵分布如下圖，試件中部發生斷裂
對于不同強度的巖石或混凝土可以修改粘結參數（pb_ten，pb_coh等）、球單元的粒徑級配等進行模擬以達到合理的預期效果。
需要注意本算例需要調用附件中的fracture.p3fis文件，在將其拷貝至PFC的工作路徑下。
本算例完整代碼如下：
展開 
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實現顆粒流在滾筒中圍繞兩個中心軸旋轉：共軸自轉和公轉，以及不共軸自傳與公轉。不共軸自傳與公轉的實現通過spin即可實現。共軸自傳和公轉，由于命令會覆蓋；必須通過寫一個基于vertx位移變化的函數來實現。
3、PFC課程詳細介紹軟件的計算控制、離散元數值試樣的生成方法、接觸模型選擇、參數標定、模型邊界條件施加方法、PFC3D與FLAC3D耦合、離散—連續耦合模擬分析、PFC與CFD耦合、流固耦合框架等多個知識點，全面掌握PFC離散元整套的仿真應用框架。
4、每個專題都涵蓋多個工程實例模擬分析。
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PFC3D直接剪切實驗案例
PFC3D單軸壓縮實驗案例
離散元PFC-3DEC.pdf
【pfc離散元】
巖土工程數值模擬方法、FISH、PYTHON語言及COMMAND命令
復雜顆粒形狀模擬、三軸剪切、顆粒破碎
巖石（膠結顆粒）材料的剪切
接觸模型選擇與參數標定、
活動門試驗、盾構隧道掌子面穩定性、
節理巖體中的硐室開挖穩定性、二維殼結構單元耦合、
PFC3D與FLAC3D耦合、PFC-CFD耦合模擬、
孔隙介質中
計算結果如圖：
第一步：建立單軸壓縮模型
new
title 'Testing Bonded Particle Model'
def canshu
width = 0.05
height = 0.1
rmax= 1.66e-3
rmin= 1e-3
poro= 0.3
end
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4、每個專題都涵蓋多個工程實例模擬分析。
