PFC 2D的案例
基于PFC2D的松砂和密砂的雙軸壓縮試驗模擬 ￥14.9
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限時免費：本算例的講解完整版本及命令流見以下鏈接：
https://mp.weixin.qq.com/s/Ru_D1TUaYycmA5z7jgMQOQ
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松砂和密實砂在雙軸壓縮過程中的力學行為有所不同。
在PFC2D中，采用球顆粒模擬砂粒，視砂粒之間的不存在內聚力作用，砂粒之間的接觸采用線性接觸模擬，分別生成松散和密實的模型，進行雙軸壓縮試驗，對比了其力學行為的差異。
為了獲得松散的試樣，球-球接觸使用的摩擦系數為0.3。在整個模擬過程中（樣本制備，各向同性壓實，雙軸壓縮），該值將保持不變。壁摩擦力設置為零，這樣在球面接觸中不會產生剪切力。無摩擦壁的使用減少了制備和壓縮階段的邊界效應。
為了制備致密的樣品，將球形接觸時的摩擦力初始設置為零。在準備階段和壓實階段之后，但在雙軸壓縮之前，將球形接觸的摩擦系數設置為0.3。
雙軸試驗分兩個階段進行：固結階段和雙軸壓縮階段。在各向同性固結階段，通過使用墻體的伺服功能，使試樣在規定的圍壓下達到平衡。之后在恒定側向應力下進行垂直方向的壓縮模擬。
最終的松砂模型和密砂模型的計算結果對比如下：
松砂和密砂試樣的豎向應力應變曲線如下，可看出，隨著豎向應變的增長，松砂試樣的應力持續增長，而密砂試樣隨著豎向應變的增長，豎向應力先快速增長后逐漸衰減，出現了明顯的波峰。
松砂試樣和密砂試樣的體應變隨豎向應變的對比結果如下圖所示，在雙軸壓縮過程中，松砂試樣體積持續減小，而密砂試樣在加載初期歷經一個體積縮小過程后逐漸轉化為體積膨脹。
主要建模過程及代碼展示如下：
展開 PFC2D大尺度離散元快速成樣技術
PFC2D大尺度離散元快速成樣技術
前言
離散元的成樣方法有很多，比如顆粒膨脹法、分層壓實法、落雨法等。這些成樣方法都能夠很好地生成均勻的試樣，但是面臨大尺度的離散元模型試驗模擬時，巨大的顆粒數目使得個人PC的計算能力日益窘迫。本文將介紹由 Matteo Oryem Ciantia 在文章 Numerical techniques for fast generation of large discrete-element models 提出的大尺度離散元模型快速成樣方法。
1. 制作Brick單元
PFC提供了brick功能，能夠將一小塊brick試樣copy到你想要的任意尺寸。因此成樣第一步就是制作一塊你想要的brick。
初始
model new
model random 10001
model mechanical timestep scale
[hmin = 0]
[hmax = 0.1]
[r = 0.6]
[rp = 0.018]
[rv = rp * 5]
[rc = rv + 0*rp]
[emodB = 1.0e8]
[kratio = 2.5]
[damp = 0.7]
[NumEnlarge = 2]
[grainPorosity = 0.2]
[density_ball = 2500.0]
[ballMin = 0.0006]
[ballMax = 0.0009]
model domain extent [0] [rc] ...
[hmin] [hmax] ...
展開 基于cad dxf格式的pfc2d命令流生成器
顆粒流模型計算命令流生成器.part1.rar
顆粒流模型計算命令流生成器.part2.rar
AUTOcad里面的直線、多義線控制區域，將相應數據導入pfc以建立復雜模型。
以polyline定義wall，以3dface定義粒子投放區域及材料區域，以直線定義節理，其中0層設置為邊界wall，不刪除，其他層作為材料邊界粒子生成后要刪除。程序幫你生成基本命令流，對生成的文件略作修改即可運算。
控制文件如圖1
，粒子投放如圖2
，達到平衡如圖3
，地震誘導垮塌如圖4
，相應程序見附件，可考慮地震、節理巖體，開挖。
CAD顆粒密堆積2D顆粒流PFC離散元DEM模型 ￥399
插件簡介
CAD顆粒密堆積2D插件可用于生成二維狀態下重力堆積的隨機顆粒。插件可指定投放區域、顆粒的粒徑范圍、顆粒間的間距、顆粒個數等信息，同時可模擬顆粒彈性及摩擦摩擦系數。
插件采用物理引擎對顆粒行為進行模擬，可實現顆粒在力場作用下的堆積、以及顆粒間的碰撞等。
插件可將當前圖形輸出到AutoCAD，可控制輸出時機，在可視化的同時保存當前狀態，生成的dwg文件可導入其他有限元軟件，同時可統計當前顆粒所占比例。
插件可指定顆粒間的最小間距，控制間距可在有限元分析中更好的劃分網格，避免計算不收斂。
可對同一模型進行多次輸出，通過CAD圖層對輸出進行劃分。
插件可進行力場方向的指定，實現不同的堆積模型，或進行分子熱運行模擬等。
采用堆積模式，可實現高比例粒子的分布模型，下圖為82.59%的比例。
說明提醒
插件需要注冊，注冊后可永久使用，版本更新不影響注冊狀態，注冊請聯系QQ：1135122921。
樣圖下載
Dwg格式樣圖，可導入Comsol、ANSYS、Abaqus等有限元軟件測試。
顆粒密堆積樣圖.rar
展開 
PFC2D巖石單軸壓縮案例代碼，內附詳細注解 ￥9.9
巖石單軸巖石實驗
離散元對加固尾砂在干濕循環作用下的細觀力學分析
隨著技術發展,人們開始采用數值模擬來對土體力學特性演化進行研究[9],通過離散元顆粒流(particle flow code,PFC)來進行剪切試驗[10]、拉伸試驗[11],并且觀測對裂縫發展階段進行研究[12]。
對此,本文以加固尾砂為研究對象,在三軸試驗的基礎上開展PFC2D(particle flow code 2 dimensions,PFC2D)試驗,通過PFC2D來對加固尾砂各干濕循環階段力學性能進行模擬,以揭示在各循環次數下,加固尾砂各階段顆粒間受力變化和位移的演變,為后續模擬監測加固尾砂在干濕循環的劣化情況提供理論依據。
1 試驗尾砂與微生物
1.1 尾砂
在湖南省某鉛鋅礦尾礦壩取得實驗所使用尾砂,將尾砂烘干處理,使用2 mm篩網對烘干的尾砂進行初篩,去除大體積雜物,并通過參考《土工試驗方法標準》(GB/T 50123—2019)所記錄的實驗方法,對尾砂進行顆粒篩分分析試驗和土工試驗。除雜后取200 g尾砂,分別過1、0.5、0.25、0.1、0.075和0.05 mm孔徑的標準篩網,得到尾砂顆粒級配。并由此得到其曲率系數、不均勻系數和其他物理參數(如表1所示),由于Cu小于5且Cc小于1,可知該尾砂級配不良。
表1 尾砂物理參數和級配參數
Table 1 Tailings physical parameters and gradation parameters
1.2 微生物和膠結溶液
本試驗使用的微生物為巴氏芽孢桿菌(編號ATCC11859),來自于美國細菌菌種保藏中心。它以尿素為原材料,并通過其代謝活性產生大量的高活性脲酶。液體培養基由15 g/L酪蛋白胨、20 g/L尿素、5 g/L大豆蛋白胨、5 g/L氯化鈉組成。混合前液體培養基先經過高壓滅菌釜121 ℃滅菌20 min。
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，即出現如圖1的操作界面，需要注意的是在菜單欄Layout選項中內置了五種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，其后是在項目內部操作，如：添加數據文件（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），File中將會出現相應的可選選項。Edit編輯菜單可對數據文件進行編輯操作。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 2008年數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、但不限于巖土體問題
可以解決大變形、甚至幾何形態破壞問題
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介質力學分析軟件
UDEC/3DEC 高級非連續力學分析程序
PFC2D/PFC3D 為類巖土材料和粒狀系統設計的2D/3D微觀力學離散元分析程序
更多的請訪問：www.CnTech.com.cn
數值計算方法高級講座一號通知
展開 基于離散元循環荷載作用下的邊坡穩定性分析
賀蘭山地震帶如圖2 所示。據資料記載，寧夏區內先后發生過多次地震，引發的滑坡、泥石流等次生災害曾造成了重大的經濟損失。
圖2 賀蘭山地震帶
2?
模型建立
2.1
細觀參數設計
本文運用PFC 2D 軟件生成邊坡物理模型，并使用wall 命令生成模型邊界。模型寬為25 m，高為10 m，坡面坡度為90°，坡高為5 m，共由40 706 個顆粒組成。本文參照現場取樣的級配曲線，對顆粒尺寸進行了相似設計；并根據前期研究成果，設定研究區內物源粒徑大于60 mm 的顆粒占7.61%，粒徑大于2 mm 的顆粒占65.31%。根據《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007—2011），可將該類型巖土定名為碎石土，屬級配不良土。
由于模型中顆粒的尺寸相差較大，顆粒間會出現應力集中現象和邊界效應，導致計算機無法運算，這也是運用顆粒流軟件進行模擬時出現的難題之一。由相關研究可知，當巖土材料的內尺寸比小于0.01 時，邊界效應會顯著降低，同時本文考慮研究區內碎石土中粗顆粒的質量分數較高，其不但是土體的主要組成部分，也是災變演化中主要的受力體，因此模型顆粒采用了2 個尺寸范圍（主體部分由3～5 cm 的顆粒組成，選用2～3 cm 的顆粒進行填充），并且在坡腳位置設置了寬為1.5 m，深為0.5 m的粗化層（用于模擬溝床上覆粗化層的壓實作用），其粒徑為4～5 cm，模型顆粒分布圖如圖3 所示。
展開 FLAC3D 三維邊坡穩定分析<轉自igeo.cn>
Itasca系列軟件巖土工程專業軟件，包括FLAC、FLAC3D、UDEC、3DEC、PFC2D、和PFC3D。該系列軟件針對巖土體問題開發、但不限于巖土體問題；可以解決大變形、甚至幾何形態破壞問題；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；內置外接程序語言滿足用戶特定要求。
視頻地址：http://www.cax.cn/Itasca/227.html
PFC模擬直剪試驗 ￥19
利用軟件PFC2D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。
1kN頂部壓力時球顆粒接觸力及剪切力-位移曲線如下：
2kN頂部壓力時球顆粒接觸力及剪切力-位移曲線如下：
3kN頂部壓力時球顆粒接觸力及剪切力-位移曲線如下：
不同頂部壓力時剪切力-位移曲線對比結果：
剪切前后模型對比如下：
剪切后上下剪切盒銜接部位展示：
建模思路及代碼如下：
基于PFC的雙軸加載卸載試估算材料彈性參數 ￥14.9
在PFC2D中，采用球顆粒模擬砂粒，視砂粒之間的不存在內聚力作用，砂粒之間的接觸采用線性接觸模擬，材料的彈性參數，例如彈性模量和泊松比，可以通過在彈性條件下進行加載/卸載試驗進行測定。
雙軸加卸載試驗分兩個階段進行：固結階段和加卸載階段。在各向同性固結階段，通過對邊界墻體施加伺服功能，使試樣在規定的圍壓下達到平衡，然后在恒定側向應力下進行垂直方向的加載及卸載。
下圖為致密試樣的軸向應力與軸向應變的關系圖。
下圖為試樣的體積應變與軸向應變的關系圖，
則試樣的楊氏模量計算如下：（軸向應力與軸向應變之比）
泊松比為（側向應變與軸向應變之比）:
試樣的剪切模量為：
主要的建模過程及代碼展示如下：
展開 PFC模擬單剪試驗 ￥14.9
其變形原理如下圖所示：
剪應變的計算公式為：
在PFC2D中，采用球顆粒模擬砂粒，視砂粒之間的不存在內聚力作用，砂粒之間的接觸采用線性接觸模擬。建立一個正方形的試樣，四周邊界采用墻體模擬，試樣如下圖所示：
單剪試驗分兩個階段進行：固結階段和單剪階段。在各向同性固結階段，基于伺服原理對邊界墻體施加壓力，試樣在規定的圍壓下達到平衡；然后禁用邊界墻體的伺服功能，為頂部墻體施加水平速度，為左右側墻體施加轉動速度，模擬單剪試驗。通過FISH函數等對試樣的軸向應力、側向應力、軸向應變、側向應變、切應變等參量進行了監測。使用測量圓對試樣的應力和應變進行監測。
仿真得到的試樣的力鏈分布、切應力與切應變的關系曲線如下圖所示：
單剪試驗模擬過程中顆粒的速度矢量圖如下圖所示。
建模過程及代碼展示如下：
展開 PFC模擬純剪試驗 ￥14.9
純剪切應力與純剪切應變有關，通過以下公式：
在純剪切條件下，剪切應變可計算為：
純剪切微元的受力模式如下所示：
在PFC2D中，采用球顆粒模擬砂粒，視砂粒之間的不存在內聚力作用，砂粒之間的接觸采用線性接觸模擬。建立一個正方形的試樣，四周邊界采用墻體模擬，試樣如下圖所示：
純剪切試驗分兩個階段進行：固結階段和純剪切階段。各向同性固結階段，基于伺服原理對邊界墻體施加壓力，試樣在規定的圍壓下達到平衡；然后禁用邊界墻體的伺服功能，為頂部墻體和右側墻體設置速度，模擬純剪切試驗。通過FISH函數等對試樣的橫向應力、豎向應力、純剪切應變、純剪切應力等參量進行了監測。通過變化荷載方向實現循環剪切，可得到滯回曲線。
純剪切過程中當試樣豎向受拉力，橫向受壓力作用時，邊界墻體及球單元的位移矢量如下圖所示：
仿真得到的試樣的純剪切應力應變關系如下圖所示：
建模過程講解及代碼展示如下：
展開 基于PFC的樁承式路堤的土拱效應模擬 ￥29
Terzaghi 通過活動門試驗證明了土拱效應的存在并得出了其存在的兩個條件：
(1) 土體之間產生不均勻位移或相對位移；
(2) 作為支撐的拱腳的存在。
在PFC2D中建立模型，對土體成拱作用進行模擬。
基本過程為：首先生成邊界墻體和線性接觸的顆粒群，為邊界墻體施加伺服功能，在指定的圍壓下進行模型平衡；
改變顆粒的接觸屬性，定義壓實黏土的黏結屬性，同時生成用墻體模擬的排樁（模型底部的方框行墻體），固定樁的位置，刪除處于樁體中的顆粒，關閉墻體的伺服功能；
刪除底部墻體，并設置重力場，運行模型觀察球顆粒的接觸力鏈變化發展過程。需要指出的是此處純屬為了直觀觀察土拱現象而刪除了底部墻體，與實際情況不符，實際中樁間土體也是受到下部基礎的支承作用的，更合理的模擬應為樁間土產生了豎向沉降。
下圖為土拱效應的發展歷程，可以能夠比較明顯的看到土拱效應。
面積置換率的變化通過改變樁身寬度來實現，減小樁身寬度后的結果：
下圖為在頂部施加豎向的200kPa的荷載時的結果，仍能形成穩定的土拱。
下圖為在頂部施加豎向的400kPa的荷載時的結果，此時土體已經不能再形成穩定的土拱結構，已經超過了地基的承載能力。
完整代碼及說明如下：
展開 