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文檔簡(jiǎn)介

蠕變模型將flac3d的蠕變分析option進(jìn)行了簡(jiǎn)單的翻譯,目的是為了弄清楚蠕變進(jìn)程中系統(tǒng)時(shí)刻是如何跟真實(shí)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的。簡(jiǎn)介Flac3d能夠模擬材料的蠕變特性,即時(shí)刻依托性,提供6種蠕變模型:經(jīng)典粘彈型模型modelviscousmodelburgermodelpowermodelwippmodelcviscpowe蠕變模型結(jié)合M-C模型產(chǎn)生cpow蠕變模型(modelcpow)然后WIPP蠕變模型結(jié)合D-P模型產(chǎn)生Pwipp蠕變模型(modelpwipp);8modelcwipp以上模型越往下越復(fù)雜,第一個(gè)模型利用經(jīng)典的maxwell蠕變公式,第二個(gè)模型利用經(jīng)典的burger蠕變公式,第三個(gè)模型要緊用于采礦及地下工程,第四個(gè)模型一樣用于核廢料地下隔離的熱力學(xué)分析,第五個(gè)模型是第二個(gè)模型的M-C擴(kuò)展,第六個(gè)模型是第三個(gè)模型的M-C擴(kuò)展,第七個(gè)模型是第四個(gè)模型的D-P擴(kuò)展,第八個(gè)模型也是第四個(gè)模型的一種轉(zhuǎn)變形式,只是包括了壓硬和剪縮行為。蠕變模型描述只介紹經(jīng)典粘彈型模型即maxwell蠕變公式牛頓粘性的經(jīng)典概念是應(yīng)變率正比于應(yīng)力,關(guān)于粘性流變應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以近似于彈性變形的方式進(jìn)展。粘彈型材料既有粘性又有彈性,maxwell材料確實(shí)是如此,在一維空間它能夠表示為一根彈簧(彈性常數(shù))連接一個(gè)粘壺(粘性常數(shù)),它的力-位移增量關(guān)系能夠?qū)懗桑?)式中口是速度,F(xiàn)是力,設(shè)力的初始值為F,增量值為/通過(guò)一個(gè)At時(shí)刻步,式()能夠?qū)懗?/p>

這確實(shí)是中心差分公式。解F'得ArF'-F。F'+F。—-=+這確實(shí)是中心差分公式。解F'得ArF'-F。F'+F?!?=+atkAt2n()F=(F。C+kA^)C12()C=1-KAt

i2nc二—1-―2,kAt1+—2n式()寫成偏應(yīng)力與應(yīng)變?cè)隽康年P(guān)系od=

ijd。C+2GAsdC()ij1ij2上式中:,,1,eAsd=As--As8ijij3燈燈1Od。=O?!狾。8ijij3ijijC=1—GAt12nC2-1+色2n那個(gè)地址,Asj為應(yīng)變?cè)隽繌埩糠至?,oj為初始應(yīng)力張量分量,G為剪切模量。關(guān)于應(yīng)力應(yīng)變的體積分量,假設(shè)體積轉(zhuǎn)變不受流變阻礙。()1()ois。=—o。+K.As3kkkkK為體積模量,最終的應(yīng)力張量就表示為偏量和球量之和:o=od+oiso8ijijU該模型要求輸入材料屬性K和G和粘性常數(shù),在剪應(yīng)力作用下材料持續(xù)流變,在球應(yīng)力作用下它表現(xiàn)為彈性。flac3d解流變問(wèn)題簡(jiǎn)介流變模型和flac3d其他模型最大的不同在于模擬進(jìn)程中時(shí)刻概念的不同,關(guān)于蠕變,求解時(shí)刻和時(shí)刻步代表著真實(shí)的時(shí)刻,而一樣模型的靜力分析中,時(shí)刻步是一個(gè)人為數(shù)量,僅僅作為計(jì)算從迭代到穩(wěn)態(tài)的一種手腕來(lái)利用。flac3d的蠕變時(shí)刻步長(zhǎng)關(guān)于蠕變等時(shí)刻依托性問(wèn)題,flac3d允許用戶自概念一個(gè)時(shí)刻步長(zhǎng),那個(gè)時(shí)刻步長(zhǎng)的默許值為零,那么材料關(guān)于粘彈性模型表現(xiàn)為線彈性,關(guān)于粘塑性模型表現(xiàn)為彈塑性。(命令setcreepoff也能夠用來(lái)停止蠕變計(jì)算。)這能夠用來(lái)在系統(tǒng)達(dá)到平穩(wěn)后再開始新的蠕變計(jì)算。蠕變公式中包括時(shí)刻,因此計(jì)算中時(shí)刻步長(zhǎng)對(duì)程序響應(yīng)有阻礙。盡管用戶能夠?qū)r(shí)刻步進(jìn)行設(shè)置,但并非是任意的。蠕變進(jìn)程由偏應(yīng)力狀態(tài)操縱,從數(shù)值計(jì)算的精度來(lái)講,最大蠕變時(shí)刻步長(zhǎng)能夠表示成材料粘性常數(shù)和剪切模量的比值:人nAtcr=

maxGForthepowerlaw省.略FortheWIPPlaw省略FortheBurger-creepviscoplasticmodel上面方程應(yīng)該寫成:tmax=min(nK/GK,nM/GM)上標(biāo)K和M別離代表Kelvin和Maxwell。蠕變緊縮的時(shí)刻限制包括系統(tǒng)體積反映,而且估量為粘性和體積模量的比值。粘性能夠表示為。和體積蠕變緊縮速度的比值。蠕變緊縮的最大蠕變時(shí)刻步如下:(2-127)建議利用FLAC3D作蠕變分析開始時(shí)所采納的蠕變時(shí)刻步,比依照上式算得的時(shí)刻tmax小兩到三個(gè)數(shù)量級(jí)。通過(guò)挪用SETcreepdtautoon,能夠利用自動(dòng)時(shí)刻步自動(dòng)調(diào)整(見)。作為一項(xiàng)規(guī)那么,時(shí)刻步的最大值(SETcreepmaxdt)不能超過(guò)tmax。參見節(jié)例題。用來(lái)計(jì)算tmax的應(yīng)力。大小,可由蠕變開始之前的初始應(yīng)力狀態(tài)決定。一樣,。作為vonMises不變量,能夠用FISH函數(shù)計(jì)算。涉及體積轉(zhuǎn)變響應(yīng)的蠕變分析,其最大時(shí)刻步長(zhǎng)能夠表示成材料粘性常數(shù)和體積模量的比值,那個(gè)地址粘性常數(shù)確實(shí)是平均應(yīng)力c和蠕變體應(yīng)變率點(diǎn)c的比值。v一樣flac3d推薦利用的初始蠕變時(shí)刻步長(zhǎng)比最大時(shí)刻步長(zhǎng)(由上述公式計(jì)算取得的)約小2到3個(gè)數(shù)量級(jí)。若是利用setcreepdtautoon命令,那么程序?qū)⒆詣?dòng)調(diào)整蠕變的時(shí)刻步長(zhǎng),這在下一末節(jié)中介紹,一樣應(yīng)當(dāng)記住通過(guò)命令(setcreepmaxdt)設(shè)置的最大蠕變時(shí)刻步不能超過(guò)Atcr。max自動(dòng)調(diào)整蠕變時(shí)刻步長(zhǎng)用戶能夠設(shè)置蠕變時(shí)刻步為一個(gè)常數(shù)值,也能夠利用setcreepdtautoon命令自動(dòng)調(diào)劑。若是時(shí)刻步長(zhǎng)自動(dòng)轉(zhuǎn)變,那么當(dāng)最大不平穩(wěn)力超過(guò)某一閥值時(shí),它就會(huì)減??;當(dāng)最大不平穩(wěn)力小于某一水平時(shí)它就會(huì)增大。系統(tǒng)將該閥值概念為最大不平穩(wěn)力和平均節(jié)點(diǎn)力的比值。關(guān)于即將求解的問(wèn)題,先只考慮彈性效應(yīng),通過(guò)觀看接近初始平穩(wěn)狀態(tài)時(shí)的不平穩(wěn)力就能夠夠可能明白整個(gè)問(wèn)題的不平穩(wěn)力大小。在有些算例中,又會(huì)盡可能幸免對(duì)時(shí)刻步長(zhǎng)的持續(xù)調(diào)整,如此的話,在某一次時(shí)刻步長(zhǎng)調(diào)整以后,能夠概念一個(gè)“延遲時(shí)期”(比如100步),在這一“延遲時(shí)期”內(nèi)再也不發(fā)生進(jìn)一步的時(shí)刻步長(zhǎng)調(diào)整。一樣來(lái)講,為了適應(yīng)開挖之類的瞬變,時(shí)刻步長(zhǎng)一開始是一個(gè)較小值,然后在模擬進(jìn)程中增大,若是再發(fā)生瞬變,最好人工調(diào)小時(shí)刻步長(zhǎng),然后讓它自動(dòng)增大。要解決問(wèn)題的典型的不平穩(wěn)力準(zhǔn)那么,能夠通過(guò)觀看只有彈性作用的初始時(shí)期接近平穩(wěn)時(shí)的不平穩(wěn)力來(lái)決定。很多情形下通過(guò)慢慢增大或減小時(shí)刻步能夠達(dá)到專門好的性能。(例如默許比值lmul=和umul二.一些情形下,最好幸免對(duì)時(shí)刻步進(jìn)行持續(xù)調(diào)整,這可能產(chǎn)生“干擾”。為了達(dá)到那個(gè)目的,時(shí)刻步發(fā)生改變后應(yīng)有一個(gè)“等待時(shí)刻”(比如:100步),讓系統(tǒng)暫停,這段時(shí)刻中時(shí)刻步不做進(jìn)一步伐整。通常時(shí)刻步開始與小的數(shù)值來(lái)適應(yīng)短暫的進(jìn)程比如開挖,然后隨模擬進(jìn)程增加。若是增加一個(gè)短暫進(jìn)程,那么需要手工減小時(shí)刻步然后在讓其自動(dòng)增加。命令SETcreep用來(lái)設(shè)置時(shí)刻步和時(shí)刻步自動(dòng)調(diào)整所需要的參數(shù)。關(guān)鍵詞見蠕變模型的指令輸入flac3d命令Configcreep那個(gè)命令必需利用,以便開始蠕變分析。Historydt時(shí)刻步長(zhǎng)Crtime蠕變時(shí)刻Modelviscous經(jīng)典粘彈性模型ModelviscousPrintcreep顯示蠕變模型的參數(shù)信息Zoneprop顯示分派給單元的材料屬性Propertybulk彈性體積模量,KShear彈性剪切模量,GViscosity動(dòng)力粘性常數(shù),”Setcreepaget利用solve求解蠕變問(wèn)題,t是蠕變時(shí)刻的限值。DttAutoonAutooffT確實(shí)是蠕變時(shí)刻步長(zhǎng),若是不進(jìn)行賦值,那么默以為mindt。Autoonautooff是自動(dòng)調(diào)整時(shí)刻步長(zhǎng)開關(guān),默以為關(guān);設(shè)置為開時(shí),要通過(guò)關(guān)鍵字lfob,ufob,lmul,umul和latency來(lái)操縱時(shí)刻步長(zhǎng)。Lfobv不平穩(wěn)力比率低于v值,那么時(shí)刻步長(zhǎng)自動(dòng)增大。默以為10-3TOC\o"1-5"\h\zUfobv不平穩(wěn)力比率超過(guò)V值,那么時(shí)刻步長(zhǎng)自動(dòng)減小。默以為*10-3Lmulv不平穩(wěn)力比率低于lfob,那么時(shí)刻步長(zhǎng)自動(dòng)乘以V值,lmul必需大于1,默以為Umulv不平穩(wěn)力比率超過(guò)ufob,那么時(shí)刻步長(zhǎng)自動(dòng)乘以v值,lmul必需小于1,默以為L(zhǎng)atencyv延長(zhǎng)時(shí)期的時(shí)刻步數(shù)Maxdtv最大蠕變時(shí)刻步長(zhǎng),默許沒有限制,可是設(shè)置的時(shí)候最好不要超過(guò)AtcrmaxMindtv最小蠕變時(shí)刻步長(zhǎng),默以為零On蠕變時(shí)刻開關(guān),一旦確認(rèn)蠕變分析(configcreep)那么默以為開OffTimet蠕變開始的時(shí)刻,默以為Solveagetconfigcr后ept為蠕變計(jì)算的時(shí)刻限值FISH中能夠用的變量crdtcreeptimestepcrtimecreeptimeproperty經(jīng)典粘彈性(Maxwell介質(zhì))一MODELviscousbulk彈性體積模量Kshear彈性抗剪模量Gviscosit動(dòng)態(tài)粘滯度,nBurger’sModel—MODELburgerbulk彈性體積模量Kkshear開爾文抗剪模量GKkviscosit開爾文粘性系數(shù),nKmshear麥斯韋爾剪切模量GMmviscosity麥斯韋爾粘性系數(shù),nMBurger-Creep粘塑性模型一MODELcviscbulk彈性體積模量Kcohesior內(nèi)聚力,cdilation膨脹角,力friction內(nèi)摩擦角,”kshear開爾文抗剪模量,GKkviscosity開爾文粘性系數(shù),nKmshear麥斯韋爾剪切模量,GMtension極限抗拉強(qiáng)度,otmviscosity麥斯韋爾粘性系數(shù),nM蠕變的例子一FLAC3D處置二維問(wèn)題(采納蠕變模型)newgenzonebricksize8122p000-6p10-6p201-6p3005pause;成立模型inter1facerangexy01z-65;加3個(gè)接觸面inter2facerangex0y01zinter3facerangex.1y01z5-6pause;genzonebricksize30122p00-6p1500-6p21-6p305ratio11pause;genzonebricksize12010p00,00p1010p2-2000p3005ratio11pause;genzonebricksize12201p0000p100-6p2-2000p3010ratio11pause;genzonebricksize30201p00-6p1500-6p20-55p31-6ratio1pause;genzonebricksize8201p000-6p10-6p200-55p301-6ratio11pause;genzonebricksize20201p000-6p100-55p2-200-6p301-6ratio1pause;groupsoil;概念組groupexca1rangex-200y01z35groupexca2rangex-200y01z03groupmixingpilesrangex0z-65;邊界約束fixxrangexfixxrangexfixyfixzrangezconfigcreep;啟動(dòng)蠕變模塊defburcalbkk=bme/(3*(1-2*b1))bk1=bke/(2*(1+b1))bk2=bme/(2*(1+b1))bvis1=vis1bvis2=vis2endsetbme=setbke=setb1=setvis1=setvis2=burcalmodelmohrangegroupmixingpiles;概念本構(gòu)modelburgerrangegroupsoilanygroupexca1anygroupexca2anypropbb1kshbkemshbmekvisvis1mvisvis2rangegroupsoilanygroupexca1anygroupexca2anyprops1e9b2e9c2e10rangegroupmixingpiles;賦材料屬性inidens=1900rangegroupmixingpiles;概念密度inidens=1800rangegroupsoilanygroupexca1anygroupexca2anyinter1propfric40kn1e8ks1e8ten0;給接觸面賦材料屬性inter2propfric40kn1e8ks1e8ten0inter3propfric40kn1e8ks1e8ten0setgrav00-10;重力加速度inisyygrad00;初始應(yīng)力平穩(wěn)inisxxgrad00iniszz-9e4grad00pause;初試平穩(wěn)求解前solvepause;初試平穩(wěn)求解結(jié)果inixdis0ydis0zdis0;初始位移為零setcreepmindt=1e-2maxdt=1setcreepon;開啟蠕變計(jì)算hisunbalhisgpxdis0.5hiscrtimemodelnullrangegroupexca1;開挖第一步solveage6;蠕變計(jì)算pause;開挖第一步求解結(jié)果modelnullrangegroupexca2;開挖第二步solveage12;開挖第2步求解結(jié)果開挖后圍巖隨時(shí)刻轉(zhuǎn)變的例子modelcvisc(或其它的蠕變本構(gòu)模型)proper各類蠕變參數(shù)histid1crtime記錄蠕變時(shí)刻histid2gpxdisp一點(diǎn)的三維坐標(biāo)histid3gpydisp一點(diǎn)的三維坐標(biāo)histid4gpzdisp一點(diǎn)的三維坐標(biāo)plothist2vs1plothist3vs1plothist4vs1solveage天數(shù)或小時(shí)(依照蠕變參數(shù)中的粘性系數(shù)的單位來(lái)統(tǒng)一路來(lái))save文件名histwrite234vs1file文件名遵循上面的步驟,再豐碩一下就能夠夠求得開挖后圍巖隨時(shí)刻轉(zhuǎn)變的位移曲線。但必需清楚“開挖后圍巖隨時(shí)刻轉(zhuǎn)變”的問(wèn)題是一個(gè)巖體流變(蠕變)的問(wèn)題,這超出了開挖瞬態(tài)(static)計(jì)算的范圍。試樣加卸載的粘塑性反映該例子展現(xiàn)了再無(wú)約束緊縮實(shí)驗(yàn)中軸向應(yīng)力施加速度對(duì)兩個(gè)粘塑性試樣的阻礙。第一個(gè)試樣的粘彈性特點(diǎn)遵循廣義開爾文法那么,另一個(gè)遵循PowerLaw。以摩爾-庫(kù)倫破壞準(zhǔn)那么為屈服特點(diǎn)。粘塑性特點(diǎn)根一樣

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