FLAC3D

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FLAC3D是3-D Fast Lagrangian Analysis Code,即三维快速拉格朗日分析程序,概况来讲,FLAC3D基本承袭了FLAC程序的计算原理,并将分析能力作进一步延伸而拓展到三维空间。
将FLAC理论拓展至三维空间,FLAC3D程序基本思想可简单描述为,FLAC3D就介质对象的空间形态表达、物理条件(荷载、应力条件等)描述、受力变形特征等数值分析总体性环节而言,几乎与FLAC方法完全相同,但不排除可以出现具体处理细节上的差异。作进一步具体化概述,FLAC3D采用节点、单元(多面体)、或支护结构单元来离散表达物理介质的空间形体,形成数值意义上的“网格群模型”,“网格群模型”的宏观力学响应(变形、应力、破坏等)取决于网格基本构成元素即节点的运动状态,而节点本身运动定律则异常简单,遵从牛顿第二定律。在节点运动已知并进一步得到单元的应变状态信息的前提下,网格群模型中单个单元受力变形特征服从成熟数值模型,如固体力学中的弹性、弹塑/脆性定律,其中弹塑/脆性适应于大变形、破坏问题的力学分析。与FLAC程序一致地,FLAC3D同样提供大量成熟力学定律,具备考虑水、温度、动荷载等复杂受力条件对介质受力变形特征影响的分析模式,此外,程序中的界面单元(interface)技术亦可模拟现实条件下可能存在的非连续特征(地质结构面、或接触面)。
计算原理的先后沿承关系决定了FLAC3D程序就物理介质对象的力学分析方法总体遵循FLAC程序基本思想,但不否认二者在具体技术处理环节上格局特色,从应用选择角度出发,有必要洞悉、理解方法意义上的关键差别:
  • FLAC、FLAC3D分别从二维、三维的角度来描述物理介质,显然三维分析方法更为温和介质体显示形体特征和受力条件,体现出两款程序之间质的差别;
  • 在建模环节,FLAC采用先生成总体grid网格并进行局部修正获得最终网格形态的建模方法,与之相对地,FLAC3D则应用自局部堆叠至整体的常规性建模方式;
  • FLAC、FLAC3D程序在力学模型库丰富完善过程中的侧重点不同亦体现出两者在分析功能层面上的细微专业差别,如在饱和——非饱和流体处理环节,FLAC程序植入了更为准确的水土特征定律,并可考虑水——气二项介质流动,本质上比FLAC3D所采用的经验理论更为完善一些,而在蠕变分析环节,FLAC3D所拥有的模拟手段又要比FLAC更为丰富一些;
  • 在特定条件下,FLAC3D程序可以蜕化为FLAC程序,尽管FLAC3D的开发初衷是描述三维空间内物理介质的力学行为,但FLAC3D同样具备二维空间即平面分析能力,如FLAC3D同时提供平面应力、平面应变分析解决手段。