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fix y range y -0.1 0.1 fix y range y 7.9 8.1 fix z range z -0.1 0.1
apply szz -1e6 range z 7.9 8.1 hist unb hist gp xvel 3 4 4 hist gp zdisp 0 0 8 step 1500
; solve（可以用step命令也可以用solve命令）
模型最开始的最大不平衡力为1MN，经过1500步计算后，最大不平衡力降 到了大概270N，通过绘制第一个历史记录变量图，我们可以看到，最大不平衡 力已经接近于“0”了。输入下面的命令，就能在FLAC3D中显示图2.15中的图像：
plot hist 1
输入：
plot hist 2 plot hist 3
.43.
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图2.15 最大不平衡力记录图
可以分别看到所记录节点的速度记录图（见图2.16）和位移记录图（见图
.44.
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翻译：一米
2.17）。在图2.16中可以看到速度值已经接近于“0”；在图2.17中我们也可以看
到位移值已接近某一固定值。 以上这些条件都说明一点：模型
已经达到了初始平衡状态。
图2.16 节点（3，4，4）x方向速度记录图
图2.17 节点（0，0，8）z方向位移记录图
.45.
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如果用户想让FLAC3D自动来控制何时计算结束（当最大不平衡力小于某一 限定值时），那么可以不用step命令而改用solve命令。在上面的例子中，可以用 sovle来取代step 1500。这次，计算将在1650步停止。如果还记录以上那些变量的 历史记录，那么绘出的图形总体上应该还是和前面的三张图一样的。
如果我们使用了solve命令，默认情况下，系统通过最大不平衡力比率来控 制计算过程，当最大不平衡力与最初施加的节点力的平均值之比小于1×10-5，计 算就会停止。我们也可以在输入solve命令之前通过输入以下命令人为的设置这 个比率：
set mech ratio = f 此处，f是一个用户给定的比率限定值。 回过来看例题2.21，我们可以只用INI命令来给模型进行初始化，而不用经 过任何计算步就使模型达到初始平衡状态：ini sxx=-1e6 1e6
szz=-1e6
syy=-
现在最大不平衡力就已经接近“0”了*。如果不信，我们可以用solve命令来证实 一下。注意，在这种情况下，模型初始位移自然而然的为“0”。
我们再回到开挖问题中，从例题2.20中的命令来看，模型应该处于应力平衡 的状态。我们在输入例题2.20的命令后再输入：
step 1
你会发现最大不平衡力大概是7000N，与这个问题中最大的自重应力（大概 2.7×105 N）比起来已经很小了。当然因为采用了环绕扩散网格的原因，模型中 还是存在不平衡力。如果模型都采用相同尺寸的单元体网格，那么最大不平衡力 应该几乎等于“0”了。如果在模型中网格单元有梯度变化，大小不一，那么我 们就需要通过一些计算步的计算，使模型达到初始平衡状态。我们如果在例题
2.20中输入solve命令，那么应该计算应该在1040步时停止，这时最大不平衡力力 比率应该小于1×105。
在问题的模拟分析中，要确保模型在变动前达到初始平衡状态，这一点非常 重要。我们应该通过history命令来记录一些变量随计算步的变化过程，以帮助我
们判断模型是否达到了平衡状态。如果计算步数过少，模型其实没有达到平衡状
*
:不可能精确等于“0”，因为在计算中引进了单精度和双精度运算。
.46.
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翻译：一米
态，那么对问题的分析会产生较大的影响。相反的，计算过多的步数（模型可能 早已达到平衡状态了），对问题的分析丝毫没有影响（应该说反而使得解更精确 了），但是花费了较多的时间。
在FLAC3D计算过程中的任何时候，我们可以按下键盘上的“ESC”键，来 暂停计算。这经常会在step命令求解的情况下用到，尤其设定的求解步数非常多。 我们可以按下“ESC”键，来暂停计算，然后查看历史记录项，再可以恢复计算， 直到计算达到平衡状态。 2.7.5 模型条件的变更
FLAC3D在计算的任何时候都允许用户更改模型条件，这些条件包括： （1）材料的开挖
（2）增加或删除节点处的外荷载或者应力
（3）改变模型中任何单元的本构模型或者改变材料参数。 （4）固定或者释放节点处的约束
开挖是通过model null命令来执行的；在任何节点上施加节点力可以用apply xforce(yforce、zforce)命令；边界应力的改变之前也已经叙述过了，可以使用apply 命令；本构模型和材料参数值的改变可以使用model和property命令;约束（或释 放）节点，可以使用fix(或free)命令。很显然，我们可能需要重复使用某些命令 来模拟模型条件的变化。
如果模型中包括塑性材料本构模型（比如摩尔－库伦模型），那么可能在模 型条件发生变更后，模型达不到平衡状态，换言之，部分或全部模型的最大不平 衡力将会趋近于某一非零值，而不是趋于“0”。这就表明模型达到了一种稳定 的塑性流动状态。（比如部分或全部模型正在发生垮塌）
在我们的开挖沟渠模型中，我们利用例2.20中的命令来建立和开挖模型，然 后再利用下面例2.22中的命令来监测模型做出的反应。
例2.22 开挖沟渠并监测模型反应
range name trench x=0,1 y=0,4 z=0,2 model null range trench set large
hist gp xdisp 1,0,0 step 1000
.47.
快 速 入 门
(GETTING
STARTED)
版本：flac3d 3.0版
（FTD127） 翻译：一米
2009.06
声 明
现在市面上关于FLAC3D软件的教材寥寥无几，在学习的过程中， 主要还是参考软件本身的使用手册，虽然读英文版手册有些吃力，但 是它论述非常详细，我觉得是用户最好的教材。我在边看手册的时候 边做了翻译，目前为止翻译完成了本部分的内容（略去了部分内容和 例子），还翻译了命令手册的前半部分内容，等翻译完成了，也会和 网友共享，但是像本人这类英语水平一般的人做这样的翻译工作是比 较辛苦的，我也不确定是否有毅力完成命令手册下半部分的内容。虽 然这样的工作比较艰难，但我觉得还是学到了不少东西，手册是最原 始，最翔实的基础教材，看明白了手册，运用软件才会游刃有余。
由于本人专业水平和英语能力的限制，存在问题是在所难免的， 有的地方甚至可能曲解了原意。考虑到时间因素，译文的措辞没有细 细斟酌，还请网友谅解。如果发现译文中的错误，还请广大读者斧正。
一米
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翻译：一米
2 快速入
门
这一部分将向初次使用 flac3d 的用户介绍软件的基本使用方法。主要有以下 内容：软件的安装与启动；用软件分析解决问题的步骤，在每一步的操作中，都 有简单例题来说明该步骤具体是如何操作的。
如果你对软件比较熟悉，但是现在很少用它来处理问题，那么这部分的内容 （尤其 2.7 节）能很好的帮你回顾软件操作的要点。本部分 3.3 节全面详细的介 绍了如何进行问题的求解。
Flac3d 支持命令驱动和图形菜单驱动两种模式*。在本手册中大部分的算例 都采用了命令驱动模式。我们认为这种模式能给用户提供操作软件最清晰的思 路。在 1.1 节中我们就已经提到了命令驱动模式使得 flac3d 在分析求解工程问题 时成为了一个功能强大的“多面手”。然而这种模式让新用户，或者长时间未接 触软件的老用户用起来有点不那么容易。命令行必须用键盘输入，可以直接输入 到软件的命令窗口，或者先保存为数据文件，再通过软件的相关命令进行读取。 Flac3d 能识别超过 40 个主命令和 400 多个附属的关键词。
本部分主要包括以下内容：
1 在 2.1 节，手把手的教你们如何在自己的电脑上安装和启动 flac3d 软件。
2 在 2.2 节，用一些简单的教学案例帮组用户熟悉一些常用的命令。 3 在用户建立自己的模型并进行分析计算之前，有必要先了解 flac3d 的
一 些基本知识。在 2.3 节讲述了 flac3d 的基本术语；在 2.4 节主要说明了有 限差分网格的定义规则；而在 2.5 节阐述了输入命令的基本句法。 4 在 2.6 节，阐述了 flac3d 的特点，比如创建、命名和使用对象，以
方便 用户进行问题的求解 5 在 2.7 节，一步步的指导用户如何建模和分析问题，每一个步骤都分
开 论述，并提供简单的例子帮助用户理解。 6 2.8 节－2.10 节分别论述了系统的符号约定、单位体系和精度限制 7 2.11 节说明了软件中各种类型文件的创建和使用。 8 2.12 节对图形菜单操作模式进行了简介。
*
：对于初级用户来说一般图形菜单驱动模式只进行图形输出或者文件操作。本 章节的最后一部分将向用户展示如何使用图形菜单驱动模式来操作软件。
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2.1 安装启动程序
2.1.1 系统要求
安装运行 flac3d 需要的系统最低配置如
下：
处理器：时钟频率至少为 1GHZ，处理器的主频越高，那么 flac3d 的计算速度将 越快。
硬盘：安装软件至少需要 12MB 的硬盘空间。如果装载了在线的用户手册，那么 还需要 16MB 的空间。（注意默认情况下，安装软件时会自动装载用户手册）。除 此之外，还需要至少 100MB 的硬盘空间来存储分析计算时生成的各种文件。 内存－启动软件至少需要 3MB 的内存。在建模过程中，软件所占用的内存，会 不断的发生变化（见表 2.1）WINDOW 操作系统还限定了软件建模时占用的内 存不能超过 2GB。
显示器：推荐 1024×768 分辨率，16 位彩色显示器。
操作系统：FLAC3D 是 32 位操作系统的应用程序，所以基于 intel 技术的 WINDOWS 98 及以上操作系统均支持软件的安装和使用。 输出设备：默认情况下，系统图形会输出到系统打印机上。也可以复制到剪贴板 上，或者保存为格式化的文件，这里所说的格式包括：加强型图元文件格式和位 图文件格式（PCX/BMP/JPEG）。用户可以使用 set plot 命令来指定输出的形式及 格式。 2.1.2 软件的安装 （略） 2.1.3 组件
软件的可执行文件为“F3300.EXE”。FLAC3D 是使用 VC++ 7.0 编写的。除 了可执行程序外，还需要两套动态链接库（DLL 文件），一套用来接入和存取各 种各样的图形；另一套提供内置的各种本构模型。 2.1.4 应用程序和图形处理设备
在使用 FLAC3D 时，各种应用软件和图形处理设备会起到很大的辅助作用。 编辑器：任何以 ASCII 码为标准格式的文本编辑器都可以用来创建 FLAC3D 的 数据文件。但是必须要注意一些“先进”的文档编辑器（如 WordPerfect, Word 等软件），这些编辑器会把格式说明信息编译成标准输出格式，这些说明信息并
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不能被 FLAC3D 识别，所以导入这类文档时会出现错误。FLAC3D 输入的数据 文件必须是标准 ASCII 码形式的文件。
图形输出设备：FLAC3D 支持很多种类型的图形处理设备，默认情况下，生成的 图形可以用“Plot hardcopy”命令来连接到系统默认的打印机以便输出。（或者通 过 FLAC3D 主窗口中 FILE 菜单栏下的 print-view 来设定）
“Plot clipboard”命令可以将显示的图形，存放到 WINDOWS 剪贴板上（没 有任何文件生成）。该图形接着就可以以加强型图元文件格式被粘贴到其它兼容 该格式的 WINDOWS 应用程序中去。
“Set plot metafile”命令可以将图形以加强型图元格式存盘，以便作为计算 的参考或日后插入到文档中去。
通过命令：Set plot +关键词（pcx, bitmap, bmp 或者 jpg）可以存储为许多图 像格式（pcx,bmp,jpeg 等）。输出的这些位图的分辨率由命名行：Set plot
双击可执行文件“F3300.EXE”便启动了程序，接着会弹出一个 FLAC3D 的 主窗口。在主窗口的最下面附带了一个命令窗口，我们可以把命令直接输入到命 令窗口中来执行相关命令，命令窗口最初显示的提示符为：“FLAC3D>”。 当软件启动后，它占用的系统内存是随着用户的操作而不断变化的（比如说， 在建模过程中，系统所占用的内存会越来越多）。我们可以在命令窗口中输入 print memory system 命令来查看现阶段程序已占用的内存及操作系统还可为软件提供 的总内存。如果你在操作过程中发现命令失效（并不是命令错误），那么一定是 系统可分配的内存太少了，软件所占用的内存过多。这个时候，最好退出并重启 软件，以释放内存。表 2.1 列出了一般建立摩尔库伦材料模型的单元数与软件占 用的内存之间的大致对应关系。
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表2.4 常用INITIAL命令关键字说明表
命令 作用 节点条件 INITIAL Xdis Ydis Zdis Xvel Yvel Zvel 设定节点x方向位移初始值 设定节点Y方向位移初始值 设定节点Z方向位移初始值 设定节点x方向速度初始值 设定节点Y方向速度初始值 设定节点Z方向速度初始值 单元条件 Density 设定单元的密度 SXX SXY SXZ SYY SYZ SZZ 设定单元体的应力xx方向分量初始值 设定单元体的应力xy方向分量初始值 设定单元体的应力xz方向分量初始值 设定单元体的应力yy方向分量初始值 设定单元体的应力yz方向分量初始值 设定单元体的应力zz方向分量初始值 FLAC3D中，系统默认情况下，边界条件完全自由，不受应力或者位移等条 件的约束，需要通过APPLY命令给所有边界或者部分边界加上外力或者应力。 各个方向应力分量的施加所用到的关键字可以参考表2.3。比如说在X＝10这个边 界面上现在要施加一个x方向的常压应力，应力值为10MP，那么输入的命令应该 这样：
apply sxx -10e6 range x 9.9 10.1
记住，压应力在输入的时候应该是负值。在命令行中，使用了range关键字 来规定apply命令所作用的范围。在刚才那个命名行中，apply命令所作用的范围 就是夹在平面x=9.9和x=10.1之间的所有边界面。
如果要设定一个y方向的压应力，并且应力值是线性变化的，我们就需要用 gradient（grad）关键字。
apply syy = -20e6 grad 0,0,20e5 range y -20.1,-19.9 z 0,10
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这个命令将应力施加到了夹在y=-20.1和y=-19.9平面间的边界面上，并且在 z=10处应力值为“0”，z=0处应力值为20×106（负号说明是压应力）。 在使用关键字grad时，值的线性变化遵循下面的公式：
S=S(0)+g(x)x+g(y)y+g(z
)z
式中：S(0) 为变量在全局坐标系原点处的值，是在命令中，紧随在关键字syy 后的值；g(x)、g(y)、g(z)分别指变量在x、y、z方向的变化率。这三个值在命名 行中应接在关键字grad后面。
在FLAC3D中，用户不能直接控制位移，事实上，在计算中根本没有涉及位 移。为了给边界施加一个已知的位移值，那么就必须定义在计算达到指定步数的 时候边界处的速度值。比如说已知的位移值为D,那么所设定的计算步数（n）和 速度（v）就应该有这样的关系：n=D/v*。在实际问题中，速度应该取得很小， 而时间步数应该取得比较大，以尽量减小在初始化的时候对模型的扰动。 下面的例子将告诉我们如何用fix命令约束x=0的边界面上的位移值为“0”：
fix x range x -0.1 0.1
这个命令相当于定义了一个连杆支承的边界，连杆固定了x方向的位移，但 是在y、z两个方向是自由的。
如果是要约束边界的几个方向（比如x y z三个方向全部受约束），那么类似的， 用下面的命令就可以做到了：
fix x y z range x -0.1 0.1
对于真实边界，一般很容易确定一个边界到底是位移边界还是应力边界。但 是对于人工边界，比如切断面边界，那么到底应该算位移边界还是应力边界就不 那么好判断了，现在告诉你一般判断的经验：
（1）位移边界：忽略了人工边界上应力和位移； （2）应力边界：强调和夸大了人工边界上应力和位移。
（3）真实解应该位于这两者之间，所以有必要的话，可以将以上两种情况
都进行计算，并最终综合平均两个计算结果，对真实情况做一个估算。 初始条件是为了模拟模型达到初始状态而设置的一些变量的初始值，这些值
*:速度在静态解模式中，指每个计算步产生的位移；在动态解模式中，指单 位时间产生的位移。
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可以在计算的过程中加以更改。比如在岩土材料的模拟中，岩土材料在开挖或者 扰动前，本身具有初始的地应力。因为初始地应力会影响到模型以后（加载或者 扰动）的变化，所以我么就需要设置一个初始条件来使模型的网格单元在初始状 态下就获得初始地应力。（我们将在3.3节详细介绍会有怎样的影响）
为了描述初始状态应力，我们举例来说明INI命令的使用：
ini sxx -50e6 syy -40e6 szz -10e6
这个命令使得模型中所有网格在初始状态就获得了压应力，其中：x方向的 压应力大小为50×106，y方向的压应力为40×106，z方向的压应力为1×106。我 们可以用INI命令来定义所有六个应力分量的初始值，也可以像前面定义边界条 件那样配合使用grad关键字来定义线性变化的初始应力。如果初始应力只是由于 重力引起，那么我们可以通过：set gravity命令来施加应力，例如：
set gravity = 0, -9.81, 0
在上面的命令中，我们在y负方向定义了重力加速度值为9.81m/s2，如果指定 了重力加速度，那么还必须指定模型材料的密度，定义密度可以使用 INI density(de)命令。
现在让我们利用已掌握的知识对在2.2节中介绍过的开挖模型重新进行建 模。这个问题中我们可以定义两个通过模型对称中心的对称面人工边界，一个是 x-y平面，另一个是y-z平面（可参见图2.12）。在下面的例子中，我们利用对称 面，只建立了1/4的模型，并定义模型为摩尔－库伦材料模型，赋于相应的材料 属性值。还定义了边界条件以及考虑自重的初始条件，模型见图2.14。
例题2.20 开挖模型——利用对称面建模
gen zone radbrick &
p0 (0,0,0) p1 (10,0,0) p2 (0,10,0) p3 (0,0,10) &
size 3,5,5,7 & ratio 1,1,1,1.5 & dim 1 4 2 fill mo moh
prop bulk 1e8 shear 3e8 fric 35 coh 1e3 tens 1e3 fix x range x -0.1 0.1 fix z range z -0.1 0.1
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fix y range y 9.9 10.1 set grav 0 10 0
ini dens 1000
ini syy 0.0 grad 0 -10000 0
ini sxx 0.0 grad 0 -5000 0 ；（取值为原来的一半） ini szz 0.0 grad 0 -5000 0 ；（取值为原来的一半）
apply sxx 0.0 grad 0 -5000 0 range x 9.9 10.1 apply szz 0.0 grad 0 -5000 0 range z 9.9 10.1
在这个例子中，我们定义x方向和z方向正应力时，应力值和变化增量值取为 原来整个模型中的一半。初始化应力值可以定义成任何大小（应与实际相符）， 但是我们必须应该检查初始化后的应力水平，以保证没有违背模型的屈服准则 （在我们这个问题中，模型为摩尔－库伦模型）。我们将在下一部分详细讨论模 型的初始平衡状态。
图2.14 利用对称面建立的开挖模型
2.7.4 计算以达到平衡状态
FLAC3D中，在模型发生变化以前必须使模型先达到一个初始的力的平衡状 态。如果是简单的模型，我们可以直接定义模型的边界条件和初始条件，模型可 能自然的已经达到了初始的平衡状态。但是，在大多数情况下，模型需要在给定 边界条件和初始条件的前提下，进行一些计算步的计算来使模型达到初始平衡状 态，尤其在模型比较复杂或者模型中有多种材料的时候。这时就需要用到step或
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者solve命令了。如果使用step命令，那么用户需要指定计算步数，以使得模型在 进行了这些步的计算后达到初始平衡状态。如果网格每个节点的节点力都为“0”， 那么表示模型达到了绝对平衡状态。（见第一章理论背景中的介绍）。最大的节 点力的值（也叫最大不平衡力；不平衡力）在使用step命令进行计算时，会自动 的被软件监视，并在计算过程中，显示在屏幕上。这样，用户就可以估计计算何 时会达到平衡状态。
在数值模拟中，最大不平衡力是不可能为“0”的。但是当模型中的最大不 平衡力与典型的单元力相比可以忽略不计时，我们便认为模型已经达到了平衡状 态。比如在未初始化前，模型的最大不平衡力是1MN，计算后，它的值下降到 了100N，那么我们可以认为模型已经达到了平衡状态，因为计算后的值是原来 值的0.01％。这是FLAC3D数值计算中很重要的一个知识点。用户必须确定模型 在计算后已经达到了平衡状态。在FLAC3D中，有一些条件可以帮助用户判断模 型是否达到了平衡状态。最大不平衡力随着计算步的发展历程可以用以下命令记 录下来：
hist unb
顺便说一句：任何变量都可以用hist命令来记录它随计算步的变化过程（比 如某节点的速度、位移等），可以举个例子来说：
hist gp xvel 5,4,4 hist gp zdisp 0,0,8
命令的第一行，记录了（5，4，4）这个节点些x方向的速度值；第二行记录 了（0，0，8）节点z方向的位移值。 进行了上百步，或者上千步的计算后，我
们可以绘制出这些被记录变量随时 间变化的曲线图，并用它们来判断模型是否达到了平衡。例题2.21告诉我们怎么 来完成这个过程
例题2.21 计算达到初始平衡状态
gen zone brick size 6 8 8 mo elas pro bulk 1e8 shear 0.3e8 fix x range x -0.1 0.1
fix x range x 5.9 6.1
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图2.11 六面体外环绕放射状网格的角点标号图
我们可以使用GEN命令来生成各种形状的网格，比如说例题2.15，用GEN命 令创建了沟渠开挖问题1/4的网格。在接下来的例题2.16中，我们将告诉你怎么用 一系列的GEN命令来创建整个模型。
例题2.16 GEN命令的用法
gen zone radbrick &
p0 (0,0,0) p1 (10,0,0) p2 (0,10,0) p3 (0,0,10) &
size 3 5 5 7 & rat 1 1 1 1.5 & dim 1 4 2 fill
gen zone radbrick &
p0 (0,0,0) p1 (0,0,10) p2 (0,10,0) p3 (-10,0,0) &
size 5 5 3 7 & rat 1 1 1 1.5 & dim 2
.29.
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4 1 fill
gen zone radbrick &
p0 (0,0,0) p1 (-10,0,0) p2 (0,10,0) p3 (0,0,-10) &
size 3 5 5 7 &
.30.
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rat 1 1 1 1.5 &
dim 1 4 2 fill
gen zone radbrick &
p0 (0,0,0) p1 (0,0,-10) p2 (0,10,0) p3 (10,0,0) &
size 5 5 3 7 & rat 1 1 1 1.5 & dim 2 4 1 fill plot surf lblue
注意：SIZE RATIO DIM 都对应为由P0 P1 P2 P3 定义的局部网格坐标（见 图2.11），并不对应模型整体坐标。最后由放射状网格建立的开挖模型见图2.12。
图2.12 放射状沟渠开挖模型 注意检查各网格之间的
连接面上的节点是否相互匹配，如果两个连接面上的 节点坐标不一致那么在计算时就会发生错误。我们将在第三章进一步讨论如何创 建更复杂的网格以及网格节点的容许误差问题。
我们还可以利用模型的对称性，用另一种方法建立图2.12中的模型。我们可 以建立模型的一部分，然后利用对称面将网格扩大到整个模型区域。例题2.17将 让告诉我们怎么实现这个过程。
例题2.17 利用对称面建立模型
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gen zone radbrick &
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p0 (0,0,0) p1 (10,0,0) p2 (0,10,0) p3 (0,0,10) &
size 3,5,5,7 & ratio 1,1,1,1.5 & dim 1 4 2 fill
gen zone reflect dip 0 dd 90 gen zone reflect dip 90 dd 90 plot surf
在确定模型的比率（ratio）时要考虑到以下一些准则：
1、在应力变化范围较大的情况下，好的网格形状会使得计算结果更加的准
确。 2、单元各方向的比率越趋于一致，计算的精度就会越高。
3、如果在模型中需要有不同大小的网格，那么建模时最好是由最小的网格 慢慢渐变到最大的网格，尽量避免两个相邻网格尺寸的突然变化。 当然，模型的网格形状越好，网格划分的越密，那么所占用的内存自然就越 大，计算所需要的时间也就越长。我们可以通过调整单元尺寸的方法来优化我们 的模型，这样就以在尽可能少的占用系统内存，减少时间所需要的时间。当然我 们需要花一些时间来设计和执行优化方案。在复杂问题中，解的精度越高，那么 所占用的系统内存就会越多，所需要的计算时间也会越长，这是普遍的规律。生 成网格的一些方法和技巧我们将在3.3节中加以讨论。
2.7.2定义材料模型（本构模型） 网格建好后，接下来我们就需要给网格定义一
种或几种本构模型以及其对应 的材料参数了。这一步工作需要用到两个命令：model和property。FLAC3D内置 了12种本构模型（在2.1 理论与背景那一节中已经叙述过了）。一般新用户在分 析问题时只要知到其中的三种就足够了：model null（空模型）、model elastic（弹 性模型）、 model mohr（摩尔－库伦模型）。
model null（空模型）：可以用来定义那些被移除或开挖掉的区域的材料；
model elastic（弹性模型）：用来模拟弹性材料；
model mohr（摩尔－库伦模型）；用来模拟摩尔－库伦塑性材料。 如果是定
义了后两种本构模型，那么还需要通过PROPERTY命令给模型赋
.32.
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予材料参数值。如果是弹性模型，那么只需要赋两个材料参数就可以了：bulk（体 积模量）；shear（切变模量）。注意体积模量bulk（K）、切变模量（G）和杨 氏模量（E）及泊松比（ν）有如下关系：
或者：
如果是摩尔－库伦模型，那么就需要输入以下的材料参数： （1）体积模量、切变模量
（2）内摩擦角（friction）和剪胀角（dilation） （3）粘聚力（cohesion）
（4）抗拉强度（tension） 如果没有定义其中的一种材料参数，系统会默认它的值为“0”。 在一个模型中，不同区域的网格可能需要定义成不同的本构模型。比如将上 半部分10×10×10m的网格定义成弹性材料模型，将下面其它部分的网格定义成 摩尔－库伦模型。例题2.18将告诉我们配合使用range关键词怎么通过命令实现这 个过程。顺便提一下：我们在例题中用宏预先定义了不同的类型的土。当然宏里 面本还可以定义该类土所在的区域，但是建议不要将材料参数和对应的区域定义 在同一个宏里，我们应该养成这样的习惯。因为这样我们可以方便的借用宏将不 同的区域定义成相同的材料，并赋予材料参数。
例题2.18 给一个简单的网格中不同的区域定义不同的本构模型
gen zone brick size 10,10,10
macro SiltySand ’bulk 1.5e8 shear 0.3e8’
macro ClayeyGravel ’ bulk 1.5e8 shear 0.6e8 fric 30 coh 5e6 ten 8.66e6’
; 网格上半部分定义为弹性模型
model elas range z=5,10
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prop SiltySand range z=5,10 ; 下半部分定义为摩尔－库伦模型
model mohr range z=0,5
prop ClayeyGravel range z=0,5 plot block model lmagenta lgreen
为了避免在输入命令时总要通过range＋全局坐标域的方法来限定该命令执 行的区域，我们可以先通过range命令来给不同的区域命名，然后就可以用range
＋区域名的方法来限定范围了。这样就避免了每次输入命令要限定在该区域执行 时，都要输入一遍坐标范围的麻烦。具体如何给区域命名，以及日后如何用区域 名来限定该区域，可以看下面这个例子：
例2.19 创建和使用区域名
gen zone radbrick &
p0 (0,0,0) p1 (10,0,0) p2 (0,10,0) p3 (0,0,10) &
size 3,5,5,7 & ratio 1,1,1,1.5 & dim 1 4 2 fill
gen zone reflect dip 0 dd 90 gen zone reflect dip 90 dd 90 ;
; 定义开挖的范围
range name trench x=-1,1 y=0,4 z=-2,2
;
; 进行开挖
model null range trench plot surf
.34.
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lblue
.35.
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图2.13 放射状沟渠模型的开挖
2.7.3设定边界和初始条件 网格生成后还需要设定模型的边界和初始条件。边
界条件的定义通常要用 到apply、fix、free这三个命令；初始条件的定义则要用到ini (initial)命令。表2.3、 表2.4罗列了这些命令的所有关键词，以及这些关键词的作用。 在数值模拟中，边界条件包括了一切可以用具体变量值来描述的网格边界情 况。注意：一旦给模型定义了边界条件，那么在FLAC3D计算模拟的过程中，边 界条件始终不会发生变化（除非用户在此后做了修改）。这里我们所说的边界可 以是真实边界，也可以人为边界。真实边界是模型在现实状况中实际存在的边界， 但人为边界是用户为了使模型封闭而假定的边界。
人工边界又分为两类：对称面和切断面。对称面边界是利用了模型及其所受 荷载沿一个或多个面的对称性而设定的；切断面边界是由于实际问题的边界广阔 无边，或者相对于所要关注的区域来说非常的大而在建模时考虑到计算和内存的 要求，只取实际区域的一部分来模拟问题而产生的边界面。当然在建模的时候必 须要保证切断面离所要关注的区域足够的远。至于到底取多远，也是一个十分重 要的问题，在具体问题中我们应该了解模型的切断面边界对所关注区域的应力， 应变有什么样的影响，影响有多大，再确定切断边界面的位置。这样建模时才可 能尽量减少切断面边界对所要关注区域的影响。
.36.
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表2.3 常用APPLY、FIX命令关键词说明表
命令 作用 节点边界条件 APPLY FIX Xforce（xf） 施加节点力X方向的分量 Xvelocity(xve施加节点速度的X方向分量 l) yforce（yf） 施加节点力y方向的分量 yvelocity(yve施加节点速度的y方向分量 l) zforce（zf） 施加节点力z方向的分量 zvelocity(zve施加节点速度的z方向分量 l) 面边界条件 sxx sxy sxz syy syz szz x y z 施加边界面上应力张量x方向的分量 施加应力张量xy方向的分量 施加应力张量xz方向的分量 施加应力张量y方向的分量 施加应力张量yz方向的分量 施加应力张量z方向的分量 固定边界节点X方向的速度分量 固定边界节点Y方向的速度分量 固定边界节点Z方向的速度分量 注意：
1、Free命令是用来释放由“Fix”设置的约束。
2、如果想要约束边界上的位移，只需用到fix命令就可以了，因为fix命令约束了 该节点的速度为“0”，没有速度，那么自然不会有位移。 3、见第一章 命令手册，来查看所有APPLY的关键词。
4、如果是压应力，那么赋值的时候应该是负值，可参见2.8节来了解符号的规定。
.37.
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