FLAC3D基本操作
2024flac3d入门指南
flac3d入门指南•软件介绍与安装•界面操作与基本功能•初级实例分析：简单模型模拟•中级实例分析：复杂模型模拟目•高级功能应用与技巧•工程案例分析与实战演练录01软件介绍与安装FLAC3D概述FLAC3D（Fast Lagrangian Analysis ofContinua in3Dimensions）是一款用于模拟三维连续介质力学行为的有限差分软件。
它基于显式拉格朗日算法和混合离散化技术，适用于分析复杂地质和岩土工程问题。
FLAC3D广泛应用于边坡稳定、地下工程、隧道开挖、地震工程等领域。
A BC D软件特点与优势显式算法采用显式有限差分法，无需迭代求解，计算效率高。
强大的后处理提供丰富的后处理功能，如等值线、矢量图、动画等，方便用户分析和展示模拟结果。
真实模拟能够模拟复杂的材料本构关系、节理、断层等地质结构，实现真实世界的准确模拟。
开放性支持用户自定义本构模型、边界条件等，方便用户进行二次开发和扩展。
1 2 3安装步骤1. 下载FLAC3D安装包，并解压到指定目录。
2. 运行安装程序，按照提示完成安装过程。
3. 配置环境变量，将FLAC3D的安装路径添加到系统环境变量中。
4. 启动FLAC3D软件，进行初步设置和配置。
01注意事项02确保计算机满足FLAC3D的系统要求，如操作系统、内存、硬盘空间等。
03在安装过程中，选择合适的安装选项和配置，以满足个人或团队的需求。
04在使用FLAC3D前，建议仔细阅读用户手册和相关教程，以充分了解软件的功能和操作方法。
02界面操作与基本功能启动界面及工具栏介绍启动界面展示软件LOGO、版本信息以及最近打开的文件列表。
工具栏包含文件操作、模型操作、视图操作、分析设置等常用工具按钮。
菜单栏提供详细的软件功能选项，包括模型、网格、材料、边界条件、分析等。
通过绘制点、线、面等基本元素构建三维模型。
模型建立网格划分几何体素导入对模型进行离散化，生成有限元网格，可设置网格密度和类型。
FLAC3D教程
目录
• FLAC3D软件介绍 • FLAC3D基本操作 • 建模与网格划分 • 材料属性与边界条件设置 • 计算过程控制与结果输出 • FLAC3D在岩土工程中的应用实例
01 FLAC3D软件介 绍
软件背景及发展历程
FLAC3D的起源
FLAC3D是Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions的简称， 起源于20世纪80年代，由Itasca Consulting Group, Inc.公司开发。
材料参数设置
针对所选材料类型，设置相应的 材料参数，如弹性模量、泊松比 、密度等。
材料本构模型
根据材料特性，选择合适的本构 模型，如摩尔-库伦模型、德鲁克 -普拉格模型等。
边界条件类型及设置方法
边界条件类型
FLAC3D支持多种边界条件类型，如位移边界、速度边界、应力 边界等。
边界条件设置方法
用户可以通过指定节点或面的位移、速度或应力值来设置边界条 件。
周期性边界条件
对于具有周期性的模型，可以设置周期性边界条件以模拟无限域 问题。
初始条件设置
初始应力场设置
根据地质资料或工程经验，设置模型的初始应力 场。
初始位移场设置
对于存在初始变形的模型，可以设置初始位移场 。
初始孔隙压力设置
对于涉及流体流动的模型，可以设置初始孔隙压 力。
05 计算过程控制与 结果输出
如果发现模型存在问题，需要及时进行修复。FLAC3D提供了多种修复 工具，如删除、修补、平滑等，可以帮助用户快速修复模型中的错误。
03
实例分析
通过具体案例展示模型检查和修复的过程和效果，帮助用户掌握相关技
flac3d教程
flac3d教程
FLAC3D是一种常用的三维有限差分软件，用于地质工程、岩土力学和地下空间开发等领域的数值模拟。
该软件具有强大的土体和岩体模拟能力，可以模拟地表沉降、岩石崩塌、地下水渗流等复杂地质现象。
使用FLAC3D进行模拟需要按照以下步骤进行操作：
1. 创建模型：首先要创建一个FLAC3D模型文件，可以通过几何建模软件或文本编辑器创建一个文本文件，并使用FLAC3D的特定语法定义模型的几何形状和参数。
2. 设定材料参数：在模型中定义岩土体的物理和力学参数，例如密度、弹性模量、摩擦角等。
这些参数将在模拟过程中用于计算岩土体的应力和变形。
3. 定义边界条件：为模型设置边界条件，如固支、自由表面、初始应力等。
这些边界条件将在模拟中约束模型的行为。
4. 施加荷载：根据实际情况为模型施加相应的荷载，例如施加地震力、垂直载荷等。
可以根据需要在模拟过程中改变或删除荷载。
5. 运行模拟：使用FLAC3D软件运行模拟，计算模型在荷载作用下的应力和变形响应。
模拟可以在软件界面中进行，也可以通过命令行方式进行。
6. 分析结果：模拟完成后，可以通过FLAC3D软件提供的各种功能和工具来分析模型的结果。
例如，绘制应力云图、位移云图、剪切云图等，以及输出模型的计算数据。
需要注意的是，在使用FLAC3D进行模拟时，应根据具体问题进行合理的模型设计和参数设定，并且进行准确的边界条件设置。
同时，还需要对模拟结果进行合理分析和解释，以得出有关工程或地质现象的结论。
(完整版)FLAC3D5.00培训教程
将FLAC3D文件打包 和解包！！
1.1.4 the status bar
状态栏
面板控制的快捷键
每个面板都对应着与面板操作相关的快捷按 钮！
快捷键
重新加载上一条或下一条命令！！！
可以单独保存list文件！！！
项目管理 Project .f3prj格式
➢ 将 datafile、plot、savefile 统一起来，构成整 个项目。
鼠标放在模型上 就会显示相关信 息。
缩小
放大恢复
Extrusion Pane
An extruded mesh generated using the extrusion capability in FLAC3D
The Extrusion pane is used to create one or more extrusion sets. It is accessed (if not already visible) by selecting it from the Panes menu. An extrusion set is a 2D shape (drawn) that is linearly extended (extruded) to a third dimension. Once it has been defined in this way, an extrusion set may be used to generate a 3D mesh for use in FLAC3D. Though there is only ever one instance of the Extrusion pane in FLAC3D, multiple extrusion sets may be loaded into it at the same time. The pane provides two distinct views of the extrusion set: the construction view, where the 2D shape is drawn, and the extrusion view, where the extent of the extrusion is specified. These are introduced in the topic Views.
FLAC3D简述与使用步骤
FLAC3D简述与使用步骤FLAC3D是一款基于离散元素法的三维地质和岩土力学建模软件。
它被广泛应用于地下工程、坡体稳定性分析、隧道开挖、地震工程等领域。
FLAC3D提供了多种功能和分析工具，能够模拟各种复杂的地质和岩土力学现象，并通过模拟结果来评估工程结构的安全性。
使用FLAC3D进行建模和分析过程主要分为以下几个步骤：1.定义模型几何结构：使用FLAC3D的几何建模工具，如创建网格、设置边界条件、定义材料属性等，确定模型的几何结构。
2.定义边界条件：根据实际情况，设置模型边界的约束条件，如固定边界、地震荷载、水力条件等。
FLAC3D提供了一系列的边界条件选项，可以根据需要进行设置。
3.定义材料属性：为模型中的不同材料定义物理和力学属性，如密度、弹性模量、黏聚力、内摩擦角等。
FLAC3D支持多种材料模型，可以根据材料的力学性质选择适当的模型。
4.定义初始状态：设置模型的初始应力和应变状态。
可以通过设置固定边界、施加初始地下水压力等方式来定义模型的初始状态。
5.施加荷载：根据需求，在模型内施加相应的荷载条件。
可以通过施加外部荷载、施加内部应力改变形状等方式来模拟不同的荷载情况。
6.运行模拟：完成前面的步骤后，可以运行模拟来获取模型的响应。
FLAC3D使用显式数值方法进行计算，根据模型中定义的边界条件、材料属性和施加的荷载进行模拟计算。
计算结果将包括应力、应变、变形等信息。
7.分析结果：对模拟结果进行分析和评估。
FLAC3D提供了各种可视化工具，如三维模型图、应力云图、应变云图等，可以直观地了解模型的响应状况，并进行进一步的分析。
8.优化模型：根据分析结果，可以对模型进行调整和优化，来改善工程结构的安全性和稳定性。
可以调整材料属性、边界条件以及荷载条件等，重新运行模拟，直到满足设计和安全要求为止。
总结：FLAC3D作为一款强大的三维地质和岩土力学建模软件，可以模拟各种复杂的地质和岩土力学现象，并通过模拟结果来评估工程结构的安全性。
(完整版)FLAC3D常用命令
1. apply（缩写：app)可用来定义边界条件及初始条件：1）添加应力格式1：apply szz -0。
3395e6 range z -0.1 0。
1格式1：apply szz -0.3395e6 range group pile格式3：apply szz —0.3395e6 range z —0。
1 0.1 group pile格式4：apply nstress 数值 range z 2.9 3.1（或3） x 1 2 y 1 22）以一定速度施加位移边界格式1:apply yvel —1e5 range y -1.9 2.1 ；施加y方向速度—1e5/step3）添加边界条件格式：apply szz <数值> grad <梯度〉 range 〈范围>示例1：apply szz -1e9 grad 0 0 8。
3e5 range z 0 120示例2:apply szz -0。
6e6 range z 0.05 0。
15 group pile注:〈数值〉是梯度方向坐标0点的数值，可通过定义坐标范围的上下值与梯度计算得到.2. range(缩写：ran)通过range功能，可以使命令作用在一定指定范围的目标上；如果一个命令没有使用range 来确定范围，则命令对整个模型有效。
1)利用坐标指定一定的范围格式1：range z 0 1格式2:range z 2。
9 3.1 x 1 2 y 1 22)利用分组来指定范围格式：range group 13）以上两种的复合格式：range z -0.1 0。
1 group pile4）利用id号来指定一定的范围格式：range id 0 10该命令后跟起始id和结束id，这里的id可以是实体单元、网格、结构单元、接触面和节点的编号。
例：model elastic range id 1 10 ;指定id为1到10的单元为各向同性弹性本构。
02112_flac3d实用教程
2024/1/24
28
实例演示：复杂模型后处理过程展示
模型介绍
以一个具有复杂几何形状和多种材料属性的 FLAC3D模型为例，介绍后处理过程。
结果可视化
演示如何利用云图、剖面图和动画等多种手段对 复杂模型的后处理结果进行可视化展示。
ABCD
2024/1/24
数据提取与整理
展示如何从模型中提取关键数据，并进行格式化 和整理。
flac3d实用教程
2024/1/24
1
contents
目录
2024/1/24
• 软件介绍与安装 • 基础知识与操作 • 模型建立与网格划分 • 材料属性定义与赋值 • 数值模拟计算过程分析 • 后处理技巧与结果展示 • 工程案例应用举例
2
01
软件介绍与安装
2024/1/24
3
FLAC3D概述
26
数据提取和整理方法论述
数据提取
通过FLAC3D内置函数或外部 脚本语言（如Python）提取 模型中的关键数据，如节点
位移、应力、应变等。
数据整理
将提取的数据进行格式化处 理，以便于后续分析和可视 化。可以使用电子表格软件 （如Excel）或编程语言进行
数据处理。
2024/1/24
数据筛选
根据需要选择特定区域或特 定条件下的数据进行详细分 析，提高数据处理效率。
01
02
菜单栏
包含文件、编辑、视图、工具、窗口 和帮助等菜单，用于管理文件和执行 各种操作命令。
03
工具栏
提供常用命令的快捷按钮，方便用户 快速执行常用操作。
属性视图区
显示当前选中对象的属性信息，并允 许用户修改对象属性持多种 视图模式和渲染效果。
flac3d入门指南
设置初始应力的弹塑性求解：
gen zon bri size 1 1 2 model mohr prop bulk 3e7 shear 1e7 c 10e3 f 15 ten 0 fix z ran z 0 fix x ran x 0 fix x ran x 1 fix y ran y 0 fix y ran y 1 ini dens 2000 ini szz -40e3 grad 0 0 20e3 ran z 0 2 ini syy -20e3 grad 0 0 10e3 ran z 0 2 ini sxx -20e3 grad 0 0 10e3 ran z 0 2 set grav 0 0 -10 solve
4、边界条件及初始条件
在FLAC3D中，包含多种边界条件，边界方位 可以任意变化，边界条件可以是速度边界、应力边 界，单元内部可以给定初始应力，节点可以给定初 始位移、速度等，还可以给定地下水位以计算有效 应力等。这众多的边界条件主要通过apply或fix命 令来进行设置。而初始条件则主要通过initial命令 来执行，对所提的这两个命令必须严格区分并了解 其差异。通常我们所计算的模型均采用力学边界， 初始条件也基本是初始地应力的输入，对此两种不 同的力，其设置存在差别，同时在计算过程中，该 二者的变化情况也各不相同。
对于这两种基本的 网格，其公共面上的 关键点的对应关系更 需校核好，否则将出 现杂乱错误的网格。
对此马蹄形隧道，其公 共面处，p0 — p0,p1—p3, p2—p2,p4—p5 , p8—p9,p10 —p11
对于对称的模型也可以采 用镜像命令：
gen zone reflect norm -1 0 0 & origin 0,0,0
对于任何形状的单元体， 其建立单元模型时关键
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FLAC/FLAC3D基础与工程实例
作者：陈育民，徐鼎平
出版社：中国水利水电出版社
全书分为三大部分共21章，即入门篇(第1～7章)、专题篇 (第8～14章)和应用篇(第15～20章)
入门篇主要介绍软件的功能与特性、FLAC和FLAC3D的入门知识、 前后处理的基本方法以及初始应力的生成方法等
x10^-3 1.0
0.9
0.8
0.7
1
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
Z Y X
0.1
5
Itasca Consulting Group, Inc. Minneapolis, MN USA
0.2
பைடு நூலகம்
0.4
0.6 x10^3
0.8
1.0
1.2
1.4
分析问题的过程
6
分析问题的过程
建立网格
初始条件 边界条件 前处理
电影文件 (*.dcx) – AVI或PCX图像文件，这些图像文件可以当作 电影放映
8
菜单驱动(计算模式)
命令栏
9
菜单驱动(Plot)
10
FLAC3D的前处理
FLAC3D网格生成的关键特征： • FLAC3D 是命令驱动.
•
•
使用FLAC3D内置基元进行形 状组合可形成复杂网格.
专题篇主要针对FLAC3D中的一些常用功能做较深入的探讨，包括 接触面、结构单元、动力分析、流固耦合分析、自定义本构模型以 及边坡安全系数求解等 应用篇介绍FLAC和FLAC3D在岩土工程领域中的应用实例，包括 冰渍土边坡稳定性分析、阪神地震的液化大变形分析、抗液化排水 桩的抗震分析、深基坑开挖分析、板桩码头的变形分析、盾构隧道 开挖的数值模拟等，这些实例囊括了所有专题章节的内容
初始应力平衡
外荷载 求解
7
后处理
FLAC3D的文件格式
保存文件 (*.sav) – 含有所有状态变量和用户定义条件的二进制 文件 数据文件 (*.dat) – 数据文件由用户创建的一种ASCⅡ格式的文 件，它包括一系列的用于描述所分析问题的FLAC3D命令 FISH文件(*.fis) –FISH程序文件 FLAC3D文件(*.flac3d) –FLAC3D的网格信息文件 历史记录文件 (*.his) – 记录输入输出历史值的文件 图形文件 – 图形文件(各种标准格式)
4
算例分析
new ;启动一个新的分析 gen zone brick size 10 10 10 ;建立网格 model elas ;材料模型 prop bulk 3e8 shear 1e8 ;材料参数 fix z ran z -.1 .1 ;速度边界条件 fix x ran x -.1 .1 fix x ran x 9.9 10.1 fix y ran y -.1 .1 fix y ran y 9.9 10.1 ini zvel 1e-6 ran z 10 x 3.9 6.1 y 3.9 6.1 ;初始化速度条件 FLAC3D 3.00 fix zvel ran z 10 x 3.9 6.1 y 3.9 6.1 hist gp zdis id 1271 ;建立记录标识 plot cont zdis out on plot add axes pl add hist 1 red Contour of Z-Displacement plot set back white pause key step 1000 ;产生1mm的位移 ini zvel 0 ran z 10 x 3.9 6.1 y 3.9 6.1 fix zvel ran z 10 x 3.9 6.1 y 3.9 6.1 set mech ratio 1e-5 Axes solve History
16
谢
谢
17
FLAC3D基本操作
2013-12-31
1
Lagrangian法
源自流体力学中的拉格朗日法
跟踪流体质点的运动状态
跟踪固体力学中结点，按时步用 Lagrangian法研究网格节点的运动
节点和单元随材料移动，边界和接触 面与单元的边缘一致
固体力学大变形理论
法国数学家、物理学家拉格朗日
Step 1412 Model Perspective 11:32:01 Wed Jun 20 2007 Center: X: 5.000e+000 Y: 5.000e+000 Z: 5.000e+000 Dist: 4.376e+001 Rotation: X: 30.000 Y: 0.000 Z: 50.000 Mag.: 0.8 Ang.: 22.500 Magfac = 0.000e+000 0.0000e+000 to 1.0000e-004 1.0000e-004 to 2.0000e-004 2.0000e-004 to 3.0000e-004 3.0000e-004 to 4.0000e-004 4.0000e-004 to 5.0000e-004 5.0000e-004 to 6.0000e-004 6.0000e-004 to 7.0000e-004 7.0000e-004 to 8.0000e-004 8.0000e-004 to 9.0000e-004 9.0000e-004 to 1.0000e-003 1.0000e-003 to 1.0000e-003 Interval = 1.0e-004 Linestyle 1 Z-Displacement Gp 1271 Linestyle
2
FLAC3D中模型术语
gridpoint：节点 zone：单元 boundary：边界 节点
3
一个最简单的例子
gen zon bri size 3 3 3 ;建立网格(前处理) model elas ;材料参数 prop bulk 3e6 shear 1e6 ini dens 2000 ;初始条件 fix z ran z -.1 .1 ;边界条件 fix x ran x -.1 .1 fix x ran x 2.9 3.1 fix y ran y -.1 .1 fix y ran y 2.9 3.1 set grav 0 0 -10 solve ;求解 app nstr -10e4 ran z 3 x 1 2 y 1 2 solve plo con zd ;后处理 切片功能
用户自定义FISH 函数可以用 来修改基元网格以创建更为 复杂的网格. 第三方软件导入.
•
11
FLAC3D网格基元
块体
径向块体
退化块体
径向隧道
楔体
径向柱体
金字塔 柱状壳体
四面体
柱状交叉
柱体 隧道交叉 12
13
径向柱体
块体
14
柱状交叉
所附光盘提供了书中所有章 节涉及到的命令文件和计算 结果 包含作者近几年来在河海大 学、同济大学、东南大学、 河南工业大学等高校做的 FLAC／FLAC3D应用交流的 PPT文件