RFPA3D-工程建模说明书解析.doc

目 录 第一章 RFPA方法要点 1 1.1 RFPA原理 2 1.2 RFPA3D-Engineering方法要点 3 1.3 RFPA3-Engineering研究的问题 4 第二章 RFPA3D-Engineering软件系统功能与特点 5 第三章 RFPA3D-Engineering的使用 11 3.1 工作区介绍 11 3.2 菜单和工具栏介绍 13 3.3 模型建立 44 3.4 计算过程与停止 61 3.5 结果分析 62 3.6 导入模型 72 3.7 颜色设置 76 第四章 RFPA3D-Engineering操作流程 80 4.1 启动RFPA3D-Engineering 80 4.2 模型建立 80 4.3 赋值材料 82 4.4 模型的导入 83 4.5 施加载荷 85 4.6 计算结果 85 服务信息 87 第一章 RFPA方法要点 1.1 RFPA3D原理 岩石（岩体）是地质、采矿、石油、水利等部门经常涉及的最基本的天然材料。天然的岩体是非连续、非均质、非弹性、各向异性的介质。它具有时效性、记忆性和对环境的依赖性。尽管经典力学推衍了诸多的理论公式，但面对复杂的工程岩体材料仍显得无能为力。在许多实际工程当中，依据理想化的模式计算出的诸如岩体变形、破坏和强度等与实际相差甚远。煤矿岩爆、瓦斯突出、采场顶板垮落、水坝开裂、岩土边坡失稳、地震等众多灾害性事故的发生，不仅给国家和人民财产造成了巨大损失，同时也表明，人类目前尚缺乏对岩石（岩体）材料的不规则性、复杂性和物理力学非线性本质的认识和解决这些问题的方法，致使许多岩石力学问题无法定量或定性地予以解释和分析。 岩石力学问题，广义讲包括岩石破坏问题。岩石之所以产生非线性变形，就是因为岩石在受载过程中其内部不断产生微细破裂。这种微细破裂的不断发展便导致最终的宏观破裂。通常的有限元方法尽管可以模拟岩石的非线性变形，但只是在宏观行为上的一种“形似”，而没有模拟出岩石在变形过程中的微破裂进程，因而不能做到“神似”。 为了解决岩石破裂过程的分析，采用有限差分法、有限单元法、边界元法、半解析元法、离散元法等数值模拟方法在全面解决复杂的岩土工程问题，例如岩土材料的非线性问题、岩体中节理、裂隙等不连续面对分析计算的影响、分步开挖与充填施工作业对围岩稳定性的影响等等方面都不同程度的存在缺陷。1995年，软件系统创始人唐春安教授针对这些问题提出了基于有限元基本理论，充分考虑岩石破裂过程中伴随的非线性、非均匀性和各向异性等特点的新的数值模拟方法“RFPA（Realistic Failure Process Analysis）方法”， 即真实破坏过程分析方法，其主要要点如下： ● 将材料的不均质性参数引入到计算单元，宏观破坏是单元破坏的积累过程。 ● 认为单元性质是线弹-脆性或脆-塑性的，单元的弹模和强度等其他参数服从某种分布，如正态分布、韦伯分布、均匀分布等。 ● 认为当单元应力达到破坏的准则发生破坏，并对破坏单元进行刚度退化处理，故可以以连续介质力学方法处理物理非连续介质问题。 ● 认为岩石的损伤量、声发射同破坏单元数成正比。 1.2 RFPA3D-Engineering方法要点 1、将材料的非质性参数引入到计算单元，宏观破坏是单元破坏的积累过程。 2、认为单元性质是线弹-脆性或脆-塑性的，单元的弹模和强度等其他参数服从某种分布，如正态分布、韦伯分布、均匀分布等。 3、认为当单元应力达到破坏的准则发生破坏，并对破坏单元进行刚度退化处理，故可以以连续介质力学方法处理物理非连续介质问题。 4、 认为岩石的损伤量、声发射同破坏单元数成正比。 RFPA数值模拟方法同时还认为： 1、将材料的不均匀性 当单元变形使应力达到一定强度值时即作破坏处理（即假定单元性质近似为弹脆性的，但由于考虑了材料的非均匀性，材料的宏观性质则可能是具有软化或弱化关系的非线性性质）。 2、破坏单元不具备抗拉能力，但具备一定的抗挤压能力。 3、材料的非均匀性可以通过单元力学参数分布的非均匀性来表达。 4、破坏单元的力学特性变化是不可逆的。 5、基元相变前后均为线弹性体。 1.3 RFPA3D-Engineering研究的问题 RFPA3D-Engineering工程版是在RFPA3D基本版基础之上推出的，秉承了RFPA系列软件在岩土破裂过程分析方面的特色，主要面向实际岩土工程应用分析，可对工程实体进行应力分析、位移监测及声发射（微震）监控等。针对实际工程模型，可用RFPA自身建模、计算分析，亦可用PATRAN等大型通用商业软件建模，然后导入RFPAD中进行计算分析，最后得到可视化的结果和具体量化的分析数据。 第二章 RFPA3D软件系统功能与特点 FPA3D-Engineering