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河海大学研究生课程 《结构分析软件应用》 FLAC/FLAC3D入门讲解 甘 磊 河海大学水利水电学院 2014年10月25 日 1 课程内容安排 第一部分 软件基本介绍 第二部分 软件前后处理 第三部分 实例演示（结合其他软件） 2 第1部分 基本介绍 第1部分 软件介绍 1.1 发展历程 1.2 工程应用 1.3 基本原理 1.4 基本特点 1.5 分析求解过程 1.6 小实例 3 1.FLAC基本介绍 Fast Lagrangian Analysis of Continua 连续介质 拉格朗日算法 有限差分法 快速 Itasca公司研发的连续介质力学分析软件 国际通用的岩土工程专业分析软件 4 1.1FLAC的发展 FLAC2D(1984)，V3.0以前的版本为DOS版，1995年升级 为V3.3版本，目前发展至V7.0版本。 2D版本： 1990年代初引 DOS版4.05.06.07.0 入中国 FLAC3D(1994)，是FLAC2D的扩展程序，不仅包括了 FLAC2D的所有功能，在其基础上进一步开发，能够模 拟计算三维岩体、土体及其他介质中工程结构的受力 与变形。目前已发展至V5.0版本。 3D版本：DOS版→2.0 →2.1 →3.0 →3.14.05.0 5 1.2FLAC的应用  岩土工程中的绝大多数问题  岩石力学、防灾减灾、隧道、地下空间等  采矿工程中的大部分问题  水工结构中的部分问题等 6 1.3 FLAC/FLAC3D基本原理  FLAC/FLAC3D利用有限差分，显式方案，动态松弛方法模拟连续 体的非线性力学行为： 1.即使对准静态问题，程序仍然求解完整的动力学方程。这种方 法的好处在于可以为物理非稳定过程，例如塌方提供稳定解； 2.在 “松弛”方法中，使用阻尼来吸收动能以模拟系统的 “静 态”反应。这种方法可以用比其它方案如解矩阵法更为真实 有效地模拟塌方问题。 7 显式算法 显式解与隐式解的比较 隐式, 静态 显式,逐时推进 1.无需进行反复迭代来实现非线性 1.需进行反复迭代来实现非线性本 本构关系. 构关系 2. 类似问题求解时间呈N3/2 规律 2.类似问题求解时间呈N2 甚至 N3 增长 规律增长. 3. 物理非稳定性不会引起数值不 3.难以模拟物理非稳定性问题. 稳定性. 4. 因为无需储存矩阵，用较小内 4.需存储刚度矩阵，需克服相关的 存即可模拟大尺度问题. 带宽问题，需要的内存较大. 5.对大位移、大应变问题同样适合 5.对大位移、大应变问题需进行大 ，无需额外的计算.