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数值模拟结果的合理解释

时间:2023-01-06 来源: 浏览:

数值模拟结果的合理解释

原创 GeotechWu 计算岩土力学
计算岩土力学

GeotechWu

计算岩土力学(Geomechanics)是一个综合的岩土工程(Geotechnical Engineering)信息源。

收录于合集
1 引言
由于Itasca软件使用运动学方程求解静态问题【 动态算法(dynamic algorithm)---阻尼 】,其结果随着时步的变化而变化,因此结果解释比传统的有限元程序的结果解释更为困难,需要判断系统是否稳定或处于稳态塑性流动状态。通常使用的评估指标有不平衡力和收敛(Unbalanced Force and Convergence)、速度(Gridpoint Velocities)、塑性指示器(Plastic Indicators)和历史(Histories)。本文侧重强调了使用 速度指标 来解释结果(我个人最偏爱的评估方法),并以新增的采矿岩石力学案例(第122个矿山)--- Kanmantoo铜矿的边坡稳定性分析加以说明
2 不平衡力和收敛
每个网格点都与对网格点有作用力的单元相连。在平衡状态下,这些力的代数和几乎为零即作用在格点一侧的力几乎平衡了作用在另一侧的力。如果不平衡力( unbalanced forces )接近一个恒定的非零值,这表明模型正在发生破坏和塑性流动。
目前有6种方法来确定模型的收敛,每种方法都是基于作用在网格点上的失衡力【 FLAC/Slope的强度降低过程(Strength Reduction Procedure in FLAC/Slope) 】:
(1) Maximum Out-of-Balance Force
(2) Local Maximum Force Ratio
(3) Average Force Ratio
(4) Maximum Force Ratio
(5) Convergence
(6) Ratio
在【 zone mechanical命令 】中讨论了如何使用list命令查看这些值是否了满足计算要求。
一个经验法则是,如果(3)达到1e-5,(2)达到1e-4或(5)达到1.0,则表明整体收敛。不过,这也不是绝对的,对于一些多阶段的施工步骤来说,根据模型的具体情况和所要求的精确程度不同,这些阈值的10倍甚至100倍的数值也是可以接受的。大多数情况下,使用程序的默认值即可。请注意,低的收敛值只表明所有网格点上的力达到了平衡,并不表示系统达到了平衡。对于稳态塑性流动,由于没有加速度,因此虽然满足上述指标,但系统是不平衡的。为了区分这种情况和"真正的"平衡,应该使用速度指标来检查。
3 网格点速度
首先需要说明的是,计算出来的位移是真实的位移,但速度不是真实的速度,它是位移除以时步得到的值。

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