qjbscc 发表于 2006-7-23 21:59:50

怀疑FLAC流固耦合的能力,欢迎讨论。

Sample Text 流固耦合即要考虑渗流场与应力场的相互影响。
   渗流场对应力场的影响是很明显的,因为流体流动产生的渗透力会作用与土体,增加土体中的有效应力,从而改变了应力场。
    但是应力场怎样影响渗流场呢?
   这就涉及到变形场。
    假设土体骨架刚度很大(如岩体),渗流场引起的应力增量不足以引起土骨架的压缩,那么应力场就不会影响渗流场了,可见:土骨架产生压缩变形才能影响到渗流场。
   土骨架的压缩必然导致土体压密,土体孔隙率减小,渗透系数变形,而FLAC能考虑渗透系数和孔隙率不断变化的问题吗?^_^   
   假若把 渗透系数和孔隙率变化忽律。那么土体压缩还有可能导致孔隙压力的增加,这样还叫耦合吗?
   若渗流很快,变形滞后,还有必要再耦合计算吗?

mazhongyuan9049 发表于 2010-8-5 09:39:40

FLAC的渗流模块有两种计算模式:
如果认为土体骨架不可压缩也就是使用Darcy渗流计算,要输入渗透系数Permeability且是定值,输入的孔隙率Porosity也是定值,而且渗流的速度与设置的水的刚度有关。这种模式下渗流场会引起应力场的改变,但应力重分布引起的介质变形则不能引起渗流场的变化。   
另一种是Biot渗流固结计算,认为土体颗粒可以被压缩,这时变形和渗流场就是耦合的了。Biot模式输入的参数和Darcy模式是不一样的,没有渗透系数和孔隙率,换成了Biot coefficient 和Biot modulus(Biot系数和Biot模量)。

另外FLAC的渗流计算还有两种情况:单相流(饱和渗流 Saturated),和两相流(非饱和情况Unsaturated)。 其中单相流就是我们经常使用的流固耦合计算模式(见FLAC手册的FLUID-MECHANICAL INTERACTION — SINGLE FLUID PHASE部分),而两相流模式不经常用,也就是非饱和计算,两相流模式假设两种流体互相不混参。手册中有个非饱和的例子:FLAC手册FLUID-MECHANICAL INTERACTION部分Section 2 : Two-Phase Flow 的 2.5.4 Unsaturated Flow around a Drift。

此外FLAC的渗流还有稳态和瞬态两种计算情况,我们分析的问题大多属于稳态计算,比如地下水位线一定时边坡受渗流影响的稳定性分析渗流与时间无关。瞬态问题的渗流场与时间相关,一般有流体流入边界和流出边界,比如降雨或人工抽水井。

本人一点拙见,如有错误肯请指正,相互讨论。

aichuanbao 发表于 2010-3-12 11:38:46

陈育民的书里有一句“FLAC在计算中不会对孔隙率进行更新”很容易引起误解,土力学本来就忽略颗粒压缩性和流体压缩性,主要考虑骨架压缩性,即孔隙率的变化,孔隙率不变化,还固结个叉阿

zf_zhan27 发表于 2008-3-27 04:55:50

FLAC耦合的一点个人看法

上面几位分析的很好,表示赞同.
我在用FLAC2D算过边坡滞后破坏,模拟的效果还是很好的.FLAC在耦合时fmod确实非常重要而且也复杂,需要根据实际工程具体设置.FLAC手册中提到不同的Rk和不同的主导因素(分力学方面如加载等,和水因方面如固结),有不同的fmod设置方法,有真耦合和假耦合(就是水力分开用小时步计算),另外还要注意用set fastflow t set funsat以加速计算,本质就是自动合理地设置fmod值.这个可以人为设置,同时还可以设置不同的渗流计算时步,set gwdt, 但有一个极值,不能大于此值.
现在我在做一个重力坝分步建筑的破坏模拟,就是先单独进行渗流计算(set flow on mech off)得到稳定水位和水压力,接着进行第一层建筑一次性突然加载(不排水就是set flow off mech on)得到快速加载后的水力状态,然后进行固结耦合计算(set flow on mech on)但计算非常慢,但此时似乎也可以用假耦合来模拟以加快计算.接着进行第二层的同样的计算,但是我在最后进行耦合计算时却遇到了收敛问题,就是我设了set force 10 和sratio1e-3,但计算达到此极值后居然不收敛继续计算,不知是耦合问题还是什么问题,已经进行很多不同的组合计算还是没有解决,不知哪位碰到类似的问题,或在大坝分析时遇到这样的问题.

个人认为用好FLAC的耦合,需要有很强的专业耦合知识和对FLAC程序的计算和编程方法很好的了解,这也是FLAC手册中的缺少的东西,没有对FLAC的计算过程做一个清楚的说明,让人有时用起来云里雾里.FLAC好象是用的JAVA语言编的至少界面是用JAVA吧. 反而像有限元PLAXIS则有专门的渗流计算模块,感觉比FLAC好,只要你设置好了边界等条件,然后就是比较黑箱式的计算.相反FLAC则太灵活了,可以很强地人为控制计算,有时灵活得自己都晕了.但FLAC的本构模型的建立则很方便,省去有限元如PLAXIS自建本构时涉及的非常多的数值计算麻烦.比如我做过软化,FLAC就比PLAXIS方便多了.
只是自己的一点看法,仅供参考.

mathing 发表于 2006-7-24 18:40:42

在一般的流体计算中时步应该不会很小,但涉及动力问题时时步可能会远小于1s
对于耦合计算可以按照手册中所说通过比较渗流时间和力学时间来确定是否需要进行耦合计算,如当渗流时间远大于力学时间时可以不耦合,没有流体流动而仅有超孔压的生成,我设置耦合和非耦合得到的孔隙水压力、应力和位移等基本上没有差别。

lakewater 发表于 2006-7-23 22:22:52

FLAC采用的是Darcy渗流,所以渗透系数不会发生改变。
在偶合计算中,有多种模式,用户可以根据自己问题的情况选择计算方法。如你所说的,渗流很快,变形滞后,这种情况下完全可以不用耦合计算。这种方法的选择,是基于渗流时间和力学时间的比较,两者差别很大时,均可不采用耦合计算,若相当则须用耦合计算。

mathing 发表于 2006-7-23 22:33:51

FLAC可以考虑孔隙率随应变变化而变化,手册中有说明

qjbscc 发表于 2006-7-24 12:13:41

非常感谢lakewater斑竹与mathing :)
我在非流固耦合和流固耦合计算过程中,发现流体体积模量(或比奥模量)至关重要。
若流体体积模量取2000MPa,而一般土体的变形模量为几到几十MPa,那么在计算过程中孔压会急剧增加;
若流体体积模量取值与土体体积模量相当,即减小流体体积模量,则可避免孔压急剧的增加;
还有在耦合计算中,不平衡力比率也很重要,若设为1e-3,那么即使流体体积模量比土体大,也不会出现孔压急剧增加的现像;
所以就出现了:
流体体积模量与不平衡力比率如何设定的问题?
我还发现FLAC3D的说明书里的例子土体的体积模量都大到几百MPa,是不是国外的土和国内的不一样啊^_^

mathing 发表于 2006-7-24 12:41:19

我在计算过程也有类似问题,对于水的体积模量,论坛上好像有人说过可以取10倍土的体积模量,我在计算中将水的体积模量取为土的体积模量(1e6~1e7数量级)的15~20倍与将水的体积模量取为2e9Pa两种情况相比较,计算得到的孔隙水压力、应力、位移相差很小,基本上是相同的,但是将水的体积模量减小太多计算结果就相差较大。适当减小水的体积模量可以使计算速度会快很多,将水的体积模量取为2e9Pa时计算速度会非常慢。

qjbscc 发表于 2006-7-24 16:12:45

我觉得之所以减小水的体积模量会增快计算速度是因为:
减小水的体积模量就会增加流体计算的时间步长。例如水的体积模量取2e9时,时间步长是0.01s
而水的体积模量取2e7时,时间步长是1s,速度增大了100倍。那么对于以下命令:
set fluid on mech on
set mech force 1.5e3
set fluid subs 10
set mech subs 100 auto
sol age 360000
因为要计算360000s(即100h),若时间步长取0.01s,那么流体要计算360000/0.01步即3.6e7步,这是一个多么庞大的数字啊
若时间步长取1s,那么流体要计算360000/1步,即36万步,还可以接收。
这只是流体需要的计算步数,因为是耦合,还的考虑力学计算的步数,
上面的设置是力学计算100步流体才计算1步,那么上面分析的计算步数还要再乘以100
即36万步变为了3600万步了,多么恐怖的耦合计算啊!服了

qjbscc 发表于 2006-7-24 16:36:49

to:mathing
有没计算过耦合和非耦合计算结果的差别?有什么差别么?

wylbest 发表于 2006-7-27 09:46:35

收获甚大!

enthusiasm2006 发表于 2007-10-30 16:00:28

总感觉一耦合,速度就及其慢,fmods影响很大?

lhyeven 发表于 2007-11-9 14:39:51

各位讨论的都是关于土体与水耦合的问题。
请教各位Flac能不能做气固耦合?怎么做?
谢谢!

benjackxu 发表于 2007-11-21 09:38:52

这个问题讨论很热烈,very nice,给我扫了盲。

ldm8798 发表于 2007-11-21 17:12:19

不知怎么耦合,希望能给个简单的步骤.

zc_otot 发表于 2007-11-22 12:56:54

学习中:)

chchyao 发表于 2007-11-25 12:37:01

非常好 顶起

yxfefeng 发表于 2007-12-12 16:24:14

有收获!顶一下

lessse 发表于 2007-12-12 22:03:43

个人觉得FALC在渗流方面不太合适,有人用FLAC得到渗流迹线,明显太假!

haiqsim 发表于 2008-3-26 13:16:08

是好帖 就要顶啊!!!非常值得学习啊!!感谢!

haiming0739 发表于 2008-10-6 21:41:39

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