flac3d5.0结构单元教程

FLAC3D 5.0培训日程安排
1. FLAC3D V5.0界面操作 2. FLAC3D基本操作方法vs应用流程； 3. FLAC3D内置Fish语言的应用； 4. FLAC3D结构单元vs接触单元；
5. FLAC3D渗流模块
6. 其他
StructuralElement
FLAC3D结构单元
1. 2. 3. 4.
4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载 ; 荷
========================================================== ; Setup histories for monitoring behavior. history add id=10 sel node ydisp id=7 history add id=30 sel beamsel moment mz end2 cid=1 ; moment, right of SEL-1 history add id=31 sel beamsel moment mz end1 cid=2 ; moment, left of SEL-2 ; ======================================================== ; Bring the problem to equilibrium 如何设置结构单元的跟踪变量！ solve ratio=1e-7 save equal-concent-loads ; ======================================================== ; Print out beam responses. list sel beam force list sel beam moment list sel node disp range id=7 return
xciy——梁结构y轴惯性矩, Iy • xciz——梁结构z轴惯性矩，Ix • xcij——极惯性矩，J density——密度，ρ
• •
•
• •
pmoment——塑性矩，Mp
thexp——热膨胀系数，αt ydirection——矢量Y
•
• • •
slide_tol——大变形滑动容差
ycomp——抗压强度(力) density——密度 thexp——热膨胀系数
注意：结构节点并不是简单地与实体网格的
节点(gridpoint)建立联系，也不能建立node 与gridpoint之间的link
2、结构单元的建模方法
梁单元
sel beam id 1 beg 4 0 -1 end 5 0 -2 nseg 4
sel node id=1 0 0 0 sel node id=2 2 0 0 sel node id=3 4 0 -1 sel node id=4 5 0 -2 sel beamsel cid=1 id=1 node 1 2 ; sel beamsel cid=2 id=1 node 2 3 sel beamsel cid=3 id=1 node 3 4
4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载 荷
Beam_concent_loads_Example1 .3
4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载 荷
挠度计算
剪力、弯矩计算
剪 力 、 弯 矩 计 算
这是节点力！！！
梁单元局部坐标系：x轴从节点1到节点2， y轴在横截面中
4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载 荷
4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载 荷
2、结构单元的建模方法—线型结构单元
先建立节点再联接成单元的方法；
2、结构单元的建模方法—壳型结构单元
壳单元
2、结构单元的建模方法—壳型结构单元
def set_vals global ptA = 25.0 * sin( 40.0*degrad ) ; global ptB = 25.0 * cos( 40.0*degrad ) end @set_vals generate zone cylinder p0=( 0.0, 0.0, 0.0 ) & p1=( @ptA, 0.0, @ptB ) & p2=( 0.0, 25.0, 0.0 ) & p3=( 0.0, 0.0, 25.0 ) & p4=( @ptA, 25.0, @ptB ) & p5=( 0.0, 25.0, 25.0 ) & size=(1, 2, 2) sel shell id=5 range cylinder end1=(0.0, 0.0,0.0) & end2=(0.0,25.0,0.0) radius=24.5 not plot add zg plot ad sel geom delete zones ; delete all zones sel node init zpos add -25.0
2、结构单元的建模方法—线型结构单元
起始点坐标并给定分段数目的方法； 建立梁单元，并显示 单元坐标系！
2、结构单元的建模方法—线型结构单元
ID号相同，共用Node，ID不同，各个ID对应的结构单元有各自独立的node。除非设 置联系，否则即使节点位于同一位置也不会传递力。
结构单元的显示！GUI操作和命令操作（manual）！ 调整好显示效果后可以将显示的命令文件另存出来，以备下次使用。（最适用于 几何模型相同，参数不同的，不同工况分析的比较）
结构单元由结构节点(node)和结构构件
壳型结构单元：
• • •
(SELs)构成。
结构单元中的节点(node)可以与周围的实体
壳单元(shell) 土工格栅(geogrid) 衬砌单元(liner)
网格(zone)或其它结构节点建立连接(link)， 通过连接实现岩土体或结构与其它结构发生 相互作用。
两种建模方式各有 各的优点，第二种 方式适合建立复杂 曲线结构单元（但 是要注意它不会自 动建立link！！若不 手动link就无任何作 用）
桩单元
sel pile id 1 beg 0 0 0 end 0 0 10 nseg 4
2、结构单元的建模方法
锚索单元
sel cable id 1 beg 4 0 -1 end 5 0 -2 nseg 4
结构单元的类型 结构单元的建模方法 结构单元的参数取值 结构单元实例分析
5.
关于link
1、结构单元的类型
FLAC3D中包含六种形式的结构单元，可以分成两类：
线型结构单元：
• • • FLAC3D中的结构单元是岩土工程中实际结
梁单元(beam) 锚索单元(cable) 桩单元(pile)
构的一种“抽象”，即采用简单的单元形式 来模拟复杂的结构体。
2、结构单元的建模方法—壳型结构单元
通过附着在实体网格表面来生成shell单元。
The shells can then be repositioned if ecessary by using the SEL node init command
2、结构单元的建模方法—注意事项
FLAC3D是岩土工程的专业软件，因此一般很少用来做专门的结构
4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载 荷
根据理论公式计算得到：
载荷(N)
载荷距支座 铰支座之间的 弹性模量 的距离(m) 距离(m) (Pa)
惯性矩 (m^4)
惯性矩 (m^5)
最大挠度(m)
P
a
L
E
Iy
Iz
Δmax
10000
3
9
2.00E+11 2.00E-04 2.00E-04 0.006468750
4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载 A simply supported beam is loaded by 荷 two equal concentrated loads,
symmetrically placed as shown in Figure 1.9. The shear and moment diagrams for this configuration are also shown in the figure.The shear force magnitude,V, is equal to the applied concentrated load,P. The maximum moment,Mmax, occurs between the two loads and is equal to Pa. The maximum deflection of the beam,max, occurs at the center and is given by AISC (1980, p. 2-116) as
3、结构单元的参数取值
某些结构单元参数的取值要视具体情况 而定，根据经验且必要时调整参数通过 试算来确定。
4、结构单元实例分析

4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集 中载荷
4.2、简支梁（shell单元）承受两个相等集 中载荷

4.1、简支梁（BEAM单元）承受两个相等集中 载荷
Simple Beam – Two Equal Concentrated Loads
分析。在涉及到结构单元的问题中，往往都要考虑结构与周围的实 体单元的相互作用。在结构单元的建模时要特别注意一个基本原则： 一个zone至多包含一个structure node!
因此在建立线型结构单元时，要特别注意nseg变量的大小。nseg太
小则会导致计算不精确，而太大就会违反结构单元建模的基本原则。
4.1、简支梁（beam单元）承受两个相等集中载 荷 new
title "Simple Beam --- Two Equal Concentrated Loads Symmetrically Placed" ; ====================================================== ; Create the grid, insure that nodes will exist at third points. sel beam id=1 begin=( 0, 0, 0) end=( 3, 0, 0) nseg=3 sel beam id=1 begin=( 3, 0, 0) end=( 6, 0, 0) nseg=4 sel beam id=1 begin=( 6, 0, 0) end=( 9, 0, 0) nseg=3 ; ====================================================== ; Assign beam properties sel beam id=1 prop emod=2e11 nu=0.30 & xcarea=6e-3 xcj=0.0 xciy=200e-6 xciz=200e-6 ;======================================================== ; Specify model boundary conditions (including applied loads) sel node fix z xr yr ; restrict all non-beam modes sel node fix y range id=1 ; sel node fix y range id=9 ; ; rollers at beam ends sel node apply force=(0.0,-1e4,0.0) range id=2 ; apply point loads sel node apply force=(0.0,-1e4,0.0) range id=5 ;