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FLAC 讲义 一、什么是FLAC 1.1 FLAC之字义 FFastLLagrangianAAnalysis ofCContinua. Lagrangian相对于Eulerian为每一时阶timestep之位移在Lagrangian之公式中，需对网格之座标予以更新， 而Eulerian之公式则不予更新。 1. 2 FLAC之运算流程 1.3 FLAC 基本单元 1.4 分析模式大小与RAM之关系 1.5 单位 1.6 正负号方向 1应力－正号代表张力，负号代表压力 2剪应力－详见下图，图中所示剪应力为正号 3应变－正的应变表示伸长，负的应变代表压缩 4剪应变－剪应变的正负号与剪应力相同 5孔隙压力－孔隙压力永远为正 6重力－正号的重力物质往下拉，负号的重力将物质往上提。 二、FLAC内建之组合律 FLAC内建之组合律有 1． 空洞模式null model 使用于土壤被移除或开挖 2． 弹性模式 3． 塑性模式， 包括 a. Drucker －Prager model b. Mohr－Coulomb model c. ubiquitous－joint model d. strain－hardening/softening model e. bilinear strain－hardening/softening model f. double－yield model g modified cam－clay model 此外，另有选购option模式，包括 1. 动力模式Dynamic Option 2. 热力模式Thermal Option 3. 潜变模式 Creep Option 使用者另可使用FISH语言去建构独特的组合律以符 合所需。 三、FLAC－以命令为输入语法 请查阅相关手册 四、FLAC程式之使用步骤 4.1 FLAC程式使用前准备步骤 步骤1依比例画出所欲分析之资料 于纸上画出地点之位置、地层资料、并简标示距离及深度资料。 步骤2换算输入资料成同一单位 将现有地层资料，如 Density,Bulk modulus,Youngs modulus, tension,cohesion, friction Angle 等资料，换算成同一单位。 附注 需谨慎检查输入资料之单位，如因单位 不同而造成过大或过小的值，将会造成 FLAC无法计算，而产生ERROR讯息。 步骤3应用公式简略计算 应用公式或依据经验，简略算出FLAC 输 出资料的范围，以做为 Debug 及输出资 料分析时验证。 步骤4建立x,y座标与node i,j之关系 于图上距离及深度之关系，建立x,y座标系统，再由x,y座标系统，转换与网格间系，为了便于以后输出资料的分析，故应确实掌握网格之位置及其相对应的x,y 座标。 建议在敏感区域使用较密之网格，其它地 区则使用较疏之网格，刚开始跑程式时， 不宜使用网格太大的网格数目，因尽量使 网格总数少于1000，以节省时间。 4.2 FLAC输入程式编写步骤 FLAC程式编写顺序需依实际工程进行之逻 辑步骤建立。如欲分析开挖题目，则需先求出未挖前之应力分布，再以此应力分布求开挖后之土壤变形及是否会崩毁，如因开挖后造成崩毁， 则FLAC程式将无法继续，萤幕将出现ERROR 讯息，如 Bad Geometry Zone ，--------------------． FLAC程式前几行之顺序为 o Config ________ o Grid ________ o Model ________ 以后各行编写之顺序，则建议以下之步骤 1. 求起始之应力平衡 1建立x,y座标与网格之关系，建议使用Gen指示 Gen x1,y1 x2,y2 ,x3,y3 x4,y4 ii0,i1 jj0,j1 详细指令参见使用手册，FLAC程式可自动产生x,y 座标与网格之关系，但由于产生之网格座标不易控 制，将对其它之工作产生负面影响，故依使用前步骤 4所建立之关系，将网格依其疏密程度需要之不同， 实际控制网格之座标。 2设定材料性质prop 3设定外力Set Grav, Apply Pressure, ini sxx, Syy 4设定边界条件fix, free 5求起始之应力平衡solve 6储存Save ２求工程之影响 求出区域内之应力分布情况后，再依工程之流程及步骤阶段执行各工程进行过程之影响，建议使用以下之步 骤 1叫出起初之应力平衡re_____ .sav 2设定新的材料性质model,prop 3设定新的支撑性质struct 4设定新的外力 5设定边界条件 6求工程时之应力平衡 7储存 五、分析结果之印出及绘制 FLAC V.3.4 在分析成果之绘制上，较先前之各版本 有一明显及方便的设计，因为V.3.4（CONSOLE）版 本。 5.1 分析成果绘图 a.直接绘图（不存图档） flacset plot windows flacplot pen GR YD欲画出格网及y向变位 说明输入上述两行指令后，连结之印表机会直接印出图形， 约占半页A4之纸张，如欲印出全页，则须设定印表机横向 列印。 b.绘图存图档 flacset out YD.EMF设以下要画之内容档名为.emf flacset plot emf color设彩色印制 flacplot pen GR YD画出之内容为格网及Y向变位 说明YD.EMF可用Word软体叫出并绘图 5.2 印出分析内容或成果数据 flacset log YD.TXTYD.TXT为所要列印内容之档名 flacprint yd i1,10 j1,5设要印出y向位移量 flacset log off 说明输入上述三个指令后，可用Word，Nodepad等软体叫出YD.TXT并列印。 六、分析范例－边坡稳定分析 本范例共分析三种情况即 1粒性土壤 C0 ；s13.sav 2C∮土壤C≠0 ∮＝0；s14.sav 3考虑水位线 ；s15.sav 其分析网格之建立如下二图所示 01 title 02 SLOPE UNDER GRAVITATIONAL LOAD 03 grid 20,10 04 ;Mohr-Coulomb model 05 m m 06 ;soil properties-note large cohesion to force initial elastic 07 ;behavior for determining initial stress sate. This will prevent 08 ;slope failure when initializing the gravity stresses 09 prop s.3e8 b1e8 d1500 fri20 coh1e10 ten1e10 10 ;warp grid to a slope 11 gen 0,0 0,3 20,3 20,0 j 1 4 12 gen same 9,10 20,10 same i 6 21 j 4 11 13 mark i1,6 j4 14 mark i6, j4,11 15 model null region 1,10 16 ;displacement boundary conditions 17 fix x i1 18 fix x i21 19 fix x y j1 20 ;apply gravity 21 set grav9.81 22 ;displacement history of slope 23 his ydis i10 j10 24 ;solve for initial gravity stresses 25 slove 26 ;save initial stae 27 save sll.sav 28 ;reset displacement components to zero 29 ini xdis0 ydis0 30 ;set cohesion to 0 31 prop coh0 32 ;use large strain logic 33 set large 34 step 200 35 plot hold bo dis xvel min-2.25e-4 max 0 int 2.5e-5 zero 36 save s12.sav 37 step 800 38 plot hold bo dis xvel min ━1e-3 max 0 int 2e-4 zero 39 save s13.sav 40 rest sll.sav 41 ini xdis0 ydis0 42 prop cohle4 tens 0.0 43 set large 44 solve 45 save sl4.sav 46 ini xdis0.0 ydis0.0 47 ;install phreatic surface in slope 48 water table 1 den 1000 49 table 1 0,5 6.11,5 20,9 50 def wet den 51 loop i 1,izones 52 loop j 1,jzones 53 if modei,j1 then 54 xaxi,jxi1,ji1,j1xi,j1 55 xc0.25*xa 56 yayi,jyi1,jyi1,j1yi,j1 57 yc0.25*ya 58 if yctable 1, xc then 59 densityi,j1800 60 end if 61 end if 62 end loop 63 end loop 64 end 65 wet den 66 apply press 2e4 var 0 ━2e4 from 1,4 to 6,6 67 plot den blo water apply 68 step 6000 69 sclin 1 19 0 19 10 70 plot hold bou vel pp 71 save s15.sav 72 return 程式说明 Line 1 － Line 2 本分析之抬头 Line 3 建立20 Ｘ 10之格网 Line 4 以；为开始之指令为说明内容，FLAC不读；以后之指令 Line 5 分析模式为模耳－库伦，即Model Mohr Line 6 － Line 8 说明底下之土壤系数中之C值及张力强度值故意放大， 以免土壤在初始状况时即产生破坏 Line 9 土壤性质 properties ｓ Shear Modulus G0.3 Ｘ 108 N/m2 ｂ Bulk Modulus B1 Ｘ 108 N/m2 ｄ density ｄ1500 kg/m3 fri friction angle ∮20。 Coh Cohesion C1 Ｘ 108 N/m2 Ten Tension Strength T1 Ｘ 108 N/m2 GE/21v kE/31-2v Line 10 － Line 12 格网座标化 Line 13 － Line 14 以mark指令将格网区域化为两部份 Line 15 挖除由mark区分后包含Region1,10的那部份将边坡 ＂制造＂出来 Line 16 － Line 19 边界条件之设定 i1 及 21 之边界只容许上下位移，最 底部之边界则固定 Line 20 － Line 21 加入重力于整个网格系统 Line 22 － Line 23 选择格点10,10检核其y向之位移历线 Line 24 － Line 25 开始计算求取答案 Line 26 － Line 27 储存初始平衡之条件。唯一之力为重力。此时之土体内 应力为边坡既有之情况 Line 28 － Line 29 将x向及y向之位移归零。因边坡在未被碰触之前其位 移应为零，但是其应力为力入重力后之自然现象，不应 归零 Line 30 － Line 31 探讨CASE 1，纯粹性土壤之情况。将土壤之property 中 之Cohesion 设为零，其余参数不变 Line 32 － Line 33 使用＂大应变＂之模式，则每一个step其格网座标自 动更新 Line 34 求解。除了使用slove之外，可令stepn， Line 35 绘出位移的等高线 Line 37 设求解之step800，以便观察800个step后之情况。 因本CASE中土壤之C0 ∮20，很明显此边坡会破坏， step800已够发现此现象。 Line 40 再叫出 sll.sav 即初始平衡况以便进行CASE 2 之分析 Line 41 再设X及Y向位移为零 Line 42 变更Cohesion为1 Ｘ 104 N/m2 Line 47 － Line 49 设定水位线为table 1，水的密度是1000 kg/cm3 Line 50 － Line 64 使用FLAC去定义function wet___ den，此自设之 function乃在定义水位线下之单位重为 1800/cm3 。 注意有几个 loop 就要有几个 end loop，有几个if 就要有几个end if，结尾必定要以end结束。 Line 65 前面之 define wet___ den 是在定义FLAC function之内 容。而此行才是要命令FLAC在此时执行此function .必需先定义出function之内容才能令FLAC执行。 Line 66 加外力于边界上，如在边界内部则使用interio指令。 此行即沿著i1,4在j6之边界加上2e4 Newton渐消 减为0之外应力。 Line 69 定出画图之扫瞄线scan line，此行定出一条扫瞄线 连接19,019,10两点，只要图中之等高线与此扫瞄 线相交，即会标出，方便看图时之参考。 Line 72 跳出FLAC执行档 20