PFC2D学习笔记之加载求解模拟结果分析.pdfVIP

PFC2D学习笔记之加载-求解-模拟-结果分析 加载方法 加载分为被动加载和主动加载。 被动加载，是指模型内部的改变引起的模型内的加载，这种作用是自动发生的，如开挖，重力加载也属于被动加 载的一种，因为重力总是在模拟开始时就设置了的。需要注意的是，SET GRAVITY 命令只是根据颗粒的重度和 半径给颗粒施加一个体力，颗粒间的接触力不受该命令影响。 主动加载，由外部施加的速度和力组成。 墙的控制 可以给墙施加速度，包括平动和转到。墙运动时所受到的力和力矩可以用 PRINT WALL 显示，或用 HISTORY WALL 跟踪，或用 FISH 函数对其操作。还可以用 FISH 函数创建一个伺服控制机制，给 WALL 施加速度以使力 或力矩保持为常量。也可以定义 WALL 的运动方程，使其动态行为像一个惯性实体一样。 颗粒受力控制——应力边界 可以用一组平衡力作用在边界颗粒上，以取代 WALL ，且这组力可以放大或缩小以表示侧应力的变化。但是，应 力控制式边界在颗粒材料内不具有代表性；应变控制式边界更更真实地体现材料内部约束；施加的力边界对于为 破坏的粘结材料几乎已经足够了。 颗粒速度的控制 一组边界颗粒可以用命令 FIX 和 INIITIAL XVEL,YVEL 固定并施加速度。但是需要用一下FISH 函数获取控制颗 粒的总反力： fxsum_lh = 0.0 fxsum_rh = 0.0 bp = ball_head loop while bp # null if b_xfix(bp) = 1 if b_xvel(bp) 0.0 fxsum_lh = fxsum_lh + b_xfob(bp) end_if if b_xvel(bp) 0.0 fxsum_rh = fxsum_rh + b_xfob(bp) end_if end_if bp = b_next(bp) end_loop 周期性边界 当需要使所求解问题在给定区域循环进行时，使用周期性边界能够减少颗粒数目以计算时 间。设置周期性边界：set periodic on 0.0 width 0.0 height 求解程序 PFC2D 模型的求解即执行若干时间步（CYCLE 或 STEP ）并观察结果行为，对于静态问题，是指系统达到平衡 或破坏极限；对于动态问题，是指感兴趣的变量的时间历程。 求解过程中，应当采用一些方法消除逃离边界的颗粒，因为程序必须用蜂窝单元包括所有颗粒，这些逃离的颗粒 会使计算效率越来越低。一种方法是每执行几千个 CYCLE 就使用一次 DELETE BALL 命令；另一种方法是使用 FISH 函数自动删除这些逃离的颗粒，其程序如下： while_stepping y_del_count = y_del_count + 1 if y_del_count 100 y_del_count = 0 bp = ball_head loop while bp # null next = b_next(bp) if b_y(bp) y_del ii = b_delete(bp) end_if bp = next end_loop end_if 静力求解 PFC2D 默认情况下按静力求解，即，利用内阻尼使颗粒系统在最小的 CYCLE 内达到平衡。如果系统是非稳定的， 则最终运动状态会被减弱但不会消除。阻尼只是抑制加速运动而不是速度。这样，稳定的运动不会受到影响。但 是，如果加速度和惯性力很重要，就要将阻尼减小到一个更合理的值。 SOLVE 命令可以取代 CYCLE 命令，使不平衡力达到临界值时终止计算。其语法为： solve average=0.005 maximum=1e-10，其中，。也可以使用关键字RATIO 修改不平衡力临界值。 由于时间步的大小和颗粒质量与总用在该颗粒上的总刚度之商成比例，所以，如果哦颗粒很少或其中一个颗粒的 刚度很大时，时间步会很小，使计算效率很低。可以使用命令 SET DT DSCALE 引入虚惯性质量，使得稳定时间 步单位化。详细用法参考《PFC2D 学习笔记之命令篇》。需要注意的是，如果问题的解与路径相关性大，就不能 使用该命令。 使用命令 SET DT=VALUE，这虽然对改善计算效率没有帮助，但是当某问题的物理过程的特征时间比其惯性响 应的时间长（比如蠕变效应），那么现成的 PFC2D 就不能体现出该物理过程，而需要通过 FISH 函数实现，此时 该命令就可以用来增大时间步，使该物理过程