FLAC大变形的使用

liuzhiqiang06

在FLAC中有关大变形的使用，通常并没有具体的说明。论坛中有些人尝试进行对比计算后觉得并无差别，其原因为所采用的计算模型中并未发生大变形。关于FLAC中大变形的原理，简而言之是采用坐标更新的方式进行迭代运算，即在每次迭代之后将网格变化后的坐标值作为新的起始坐标进行运算，以达到更为真实的模拟实际变形的情况，具体可以参考相关论文。

在FLAC中使用大变形模式的命令为：set=large

1、关于什么时候使用大变形，可以按变形量值来看，根据笔者经验在超过20cm时就应该使用大变形，此时模型所采用的围岩参数是比较低的，实际中大变形发生的情况为软岩、高地应力、膨胀岩、黄土等，因此在围岩好的时候，采用大变形计算模式并没有什么区别，只有在变形大，容易进入塑性的围岩中，才需要使用大变形模式。

2、关于大变形模式与小变形模式的区别。

       我们知道，普通的有限元都有一个小变形假定，这种假定是基于弹性理论而来的，因而对于有较大塑性变形的大变形来说，这种假定是不合适的，因此必须采用大变形模式。

下面举例分析：选取围岩参数E=0.767e9，μ=0.35，c=1000KPa，φ=20°，ρ=2000kg/m?，埋深600m，λ=1.5。断面形式按照时速250标准客运专线断面，如下图。计算毛洞开挖洞周位移。

采用FLAC3D计算，厚度方向取1m用以模拟平面应变，不同荷载释放率位移情况如下表。

	释放率/%	100	90	80	70	60	50	30	10
大变形模式Set=large	拱顶下沉/cm	128.6	65.3	38.4	24.1	15.5	9.9	3.9	1.3
	墙腰水平位移/cm	90.9	44.4	29.3	21.4	16.1	11.9	6	1.9
小变形模式	拱顶下沉/cm	180	81.4	45	27.5	17	10.8	4.2	1.4
	墙腰水平位移/cm	125	51	32.9	23.1	17	12.5	6.2	2

不同计算模式下变形曲线图如下图：

           大变形计算模式                                              小变形计算模式

由上表和图可知，在应力释放率小于70%时，变形小于20cm，两者计算结果相差并不大；大于70%时，随释放率增大，变形值相差急剧增大，最大相差50%。

同时给出利用FLAC2D计算结果，如下表，由于FLAC2D在大变形模式下对网格划分产生的原因引起变形畸形，在100%释放时未取得计算结果。

	释放率/%	100	90	80	70	60	50	30	10
大变形模式Set=large	拱顶下沉/cm	-	73	40	23	13.9	8.8	4	0.5
	墙腰水平位移/cm	-	43	27.7	19.1	13.9	10	5.2	0.7
小变形模式	拱顶下沉/cm	188	85	46	26	15	9.3	4.1	0.6
	墙腰水平位移/cm	131	49	30	20.8	14.4	10.3	5.3	0.8

比较FLAC2D与3D计算结果，在平面应变模式下，两者差别不大，在荷载释放率比较小时，2D结果略小，在释放率比较大的情况下2D比3D略微大一点点，因而采用2D计算完全能够满足精度。

附：FLAC2D命令流

config

grid 100,100

gen (-10.0,-10.0) (-10.0,10.000001)(10.0,10.000001) (10.0,-10.0) i 31 71 j 31 71

gen (-10.0,10.000001) (-200.0,200.0)(200.0,200.0) (10.0,10.000001) ratio 1.0,1.1292433 i 31 71 j 71 101

gen (-200.0,-200.0) (-200.0,200.0)(-10.0,10.000001) (-10.0,-10.0) ratio 0.8855488,1.0 i 1 31 j 31 71

gen (-200.0,-200.0) (-10.0,-10.0)(10.0,-10.0) (200.0,-200.0) ratio 1.0,0.8855488 i 31 71 j 1 31

gen (10.0,-10.0) (10.0,10.000001) (200.0,200.0)(200.0,-200.0) ratio 1.1292433,1.0 i 71 101 j 31 71

model elastic i=31,70 j=31,70

model elastic i=31,70 j=71,100

model elastic i=1,30 j=31,70

model elastic i=31,70 j=1,30

model elastic i=71,100 j=31,70

attach aside from 31 1 to 31 31 bside from1 31 to 31 31

attach aside from 31 101 to 31 71 bsidefrom 1 71 to 31 71

attach aside from 71 1 to 71 31 bside from101 31 to 71 31

attach aside from 71 101 to 71 71 bsidefrom 101 71 to 71 71

fix y i 31 71 j 1

fix x i 1 j 31 71

fix x i 101 j 31 71

gen arc 0,0 0,6.91 110

gen arc 0,0 0,6.91 -110

gen arc 0,10.601 0,-4.771 -18

gen arc 0,10.601 0,-4.771 18

gen arc -3.708,-1.197 -6.576,-2.124 50

gen arc 3.708,-1.197 6.576,-2.124 -50

group 'User:rock' notnull

model mohr notnull group 'User:rock'

def derive1

s_mod1=E_mod1/(2.0*(1.0+p_ratio1))

b_mod1=E_mod1/(3.0*(1.0-2.0*p_ratio1))

end

set E_mod1=0.767e9 p_ratio1=0.35

derive1

prop density=2000.0 bulk=b_mod1shear=s_mod1 cohesion=1.0e6 friction=20 notnull group 'User:rock'

set gravity=10

ini syy=-16e6 var 0,8e6

ini sxx=-24e6 var 0,16e6

ini szz=-16e6 var 0,8e6

apply syy -8e6 from 31,101 to 71,101

solve elastic

initial xdisp 0 ydisp 0

initial xvel 0 yvel 0

model null region 52 50

group 'null' region 52 50

group delete 'null'

apply xvelocity 0.0 long from 51,65 to51,65

apply yvelocity 0.0 long from 51,65 to51,65

cycle 1

set echo off

call relax_tractions.fis

set ninc=1000 rstart=1.0 rstop=0.1

set ib_ap=37 ie_ap=65

set jb_ap=41 je_ap=65

relax_tractions

history 999 unbalanced

history 1 ydisp i=51 j=65

history 2 xdisp i=37 j=51

history 3 ydisp i=51 j=41

set =large

solve

yangxing

这是个非常好的帖子，版主们加分哦！
都知道FLAC可以计算大变形，但大变形的原理、什么时候使用、以及和不使用大变形时的结果差异值得讨论！

进行了一个土坝动力计算，考虑了库水和渗流作用，唯一的区别是动力计算中一个设置了大变形一个没有设置，结果如下！

图1孔压分布，图2动力计算未设置大变形的竖向位移，图3动力计算设置大变形的竖向位移

由图可知，相同的程序，动力计算中有没设置大变形，结果是有差别的，最大沉降-5.1811 VS -4.4215！

zhengbo716

不错，学习了。

tianxingjianshi

好贴，楼主分析的很有学术的味道！！支撑！！论坛中需要多些自己分析出的结果。。

a——wei

很好哦

alexa007

现在遇到一个问题，就是进行了大变形的元算之后，大变形中的interface上的数据没有办法提出来，进行进一步的研究？

问题二，如果，20 mm 变形就要用大变形的话，这也太绝对了。个人倾向于，考虑相对应变的大小和位移。
欢迎更多探讨，还有，补充一点，就是以上两个问题是基于3d计算提出的。

flac小师弟

好东西啊  

289869308

学习了……

dalelou

好东西  楼主真厉害 就应该这样学FLAC3D,向楼主学习

18842382846

厉害了学习

慎独ZHD

alexa007 发表于 2012-3-7 02:02
现在遇到一个问题，就是进行了大变形的元算之后，大变形中的interface上的数据没有办法提出来，进行进一步 ...

请问设置大变形后提取节点的位移可以实现了嘛