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PFC2D说明书.pdf

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Contents.pdf
P2dtoc1
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P2d202
P2d206
P2d204
P2d243
P2dtoc2
P2d207
P2dtoc3
P2d214
P2d215
augument fish
P2dtoc4
P2d208
P2d209
P2d203
P2d211
wall-cycle
P2dtoc5
thermal
P2d205
P2d221
P2d219
P2dtoc10
cantilaver
energy
collision
porosity
biazilan and brianzl
core flow
hopper
caving
rock fall
dtnamic-beam
wave
flow couple
P2dtoc8
P2d217
fish statment
P2d256
P2dcov1
P2dcov2
P2dcov3
P2dcov4
P2dcov5
P2dcov6
P2dcov8
Online Contents - 1 PFC2D Particle Flow Code in 2 Dimensions Online Manual Table of Contents USER’S GUIDE Frontispiece Terms and Conditions Precis Table of Contents Section 1 : Introduction Section 2 : Getting Started Section 3 : Problem Solving with PFC2D Section 4 : FISH Beginner’s Guide Section 5 : Miscellaneous Section 6 : Bibliography COMMAND REFERENCE Frontispiece Table of Contents Section 1 : Command Reference PFC2D Version 3.0
Online Contents - 2 FISH IN PFC2D Frontispiece Precis Table of Contents Section 1 : FISH Beginner’s Guide Section 2 : FISH Reference Section 3 : Augmented FishTank THEORY AND BACKGROUND Frontispiece Precis Table of Contents Section 1 : General Formulation Section 2 : Contact Constitutive Models Section 3 : Implementation Issues Section 4 : Clump Logic Section 5 : General Wall Logic OPTIONAL FEATURES Frontispiece Precis Table of Contents Section 1 : Thermal Option Section 2 : Writing New Contact Models Section 3 : User-Written C++ Code Section 4 : Parallel Processing PFC2D Version 3.0
Online Contents - 3 VERIFICATION PROBLEMS AND EXAMPLE APPLICATIONS Frontispiece Precis Table of Contents Tip-Loaded Cantilever Beam Energy Computations Collisions with a Particle Assembly Porosity Computations Biaxial and Brazilian Tests Core Flow versus Mass Flow Hopper Granular Flow from a Hopper Mine Block-Caving Process Rockfall Dynamics of a Beam-Column Structure Wave Propagation in Particle Assemblies Incorporation of Fluid Coupling in PFC2D COMMAND AND FISH REFERENCE SUMMARY Frontispiece Precis Table of Contents Command Summary FISH Statement Summary PFC2D Version 3.0
User’s Guide Contents - 1 TABLE OF CONTENTS 1 INTRODUCTION 1.1 Background and Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 1 1.2 General Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 3 1.3 Optional Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 6 Summary of Updates from Version 2.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 7 1.4 1.4.1 New Features in Version 3.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 7 1.4.1.1 Windows Version in Visual C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 7 1.4.1.2 New Contact Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 7 1.4.1.3 User-Defined Contact Models in Visual C++ . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 7 1.4.1.4 Thermal Logic Option . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 7 1 - 8 1.4.1.5 User-Written C++ Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 8 1.4.1.6 General Walls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.1.7 Generalized Viscous Damping 1 - 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.1.8 Ability to Link PFC2D to Other Itasca Codes via TCP/IP Connec- 1.4.1.9 New Output Facilities 1.4.1.10Expanded User’s Manual tion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 8 1 - 8 1.4.2 Backwards Compatibility with Version 2.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 9 Fields of Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 11 1 - 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 - 18 1.5 1.6 Guide to the PFC2D Manual 1.7 Itasca Consulting Group, Inc. 1.8 User Support 1.9 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 GETTING STARTED 2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 2 Installation and Start-up Procedures Installation of PFC2D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 2 2.1.1 2.1.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 2 System Requirements 2.1.3 Components of PFC2D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 3 2.1.4 Utility Software and Graphics Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 3 2.1.5 Version Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 4 Start-up 2.1.6 2 - 4 2.1.7 Program Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 5 2.1.8 Running PFC2D 2 - 6 2.1.9 Installation Tests 2 - 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 9 2 - 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 A Simple Tutorial — Use of Common Commands 2.3 Nomenclature PFC2D Version 3.0
Contents - 2 User’s Guide 2.7 Mechanics of Using PFC2D 2.7.1 2.7.2 Assigning Contact Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6.1 Macro Object 2.6.2 Model Object 2.6.3 General Advice 2.4 Components of a PFC2D Model 2 - 25 2.5 Command Syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 26 2.6 Named Objects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 28 2 - 30 2 - 33 Simple Model Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 35 2.7.1.1 Particle Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 35 2.7.1.2 Compaction of the Generated Assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 40 2 - 42 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 42 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 44 2 - 46 Stepping to Initial Equilibrium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 50 Performing Alterations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 56 Saving/Restoring Problem State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 59 Summary of Commands for Simple Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 63 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 64 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 66 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 67 2 - 69 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 75 2.7.3 Applying Boundary and Initial Conditions 2.7.4 2.7.5 2.7.6 2.7.7 Sign Conventions Systems of Units 2.8 2.9 2.10 Files 2.11 Introducing the PFC2D Graphical User Interface 2.12 References 2.7.2.1 Contact Models and Properties 2.7.2.2 Comparison to Problem-Scale Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 PROBLEM SOLVING WITH PFC2D 3.1 Stress and Strain Packing and Porosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Limitations of Two-Dimensional Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 2 3 - 2 3.1.1 3.1.2 3 - 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 3 3.1.3 Mass Properties 3.2 General Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 4 Step 1: Define the Objectives for the Model Analysis 3 - 5 Step 2: Create a Conceptual Picture of the Physical System . . . . . . . . . . 3 - 6 3 - 6 Step 3: Construct and Run Simple Idealized Models 3 - 7 Step 4: Assemble Problem-Specific Data 3 - 7 Step 5: Prepare a Series of Detailed Model Runs Step 6: Perform the Model Calculations 3 - 8 3 - 8 Step 7: Present Results for Interpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.2.7 . . . . . . . . . . . . . . . PFC2D Version 3.0
User’s Guide Contents - 3 3.3 3.5 3.4 Boundary Conditions 3.4.1 Walls as Boundaries 3.4.2 3.6 Contact Models 3.7 Material Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Particles as Boundaries 3.4.2.1 Fixed-Velocity Boundary Particles 3.4.2.2 Applied Forces to Boundary Particles 3.4.3 Mixed Boundary Conditions Initial Conditions 3.5.1 Obtaining a Given Isotropic Stress 3.5.2 Obtaining a Given Anisotropic Stress Particle Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 9 3.3.1 Regular Assemblies 3 - 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2 Irregular Assemblies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 11 3.3.2.1 Generation by Radius Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 12 3.3.2.2 Generation by Explosive Repulsion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 16 3.3.2.3 Nonuniform Size Distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 21 3.3.2.4 Filling of Complex Shapes 3.3.2.5 Creating Complicated Particle Clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 22 3.3.2.6 Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 23 3 - 23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 26 3 - 29 3 - 29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 34 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 34 3 - 35 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 35 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 38 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 39 3 - 41 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 42 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 43 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 52 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 61 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 62 3 - 65 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 65 Loading Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 65 3.8.1.1 Control of Walls . . . . . . . . . . . 3 - 66 3.8.1.2 Control of Particle Forces — a “Stress Boundary” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 67 3.8.1.3 Control of Particle Velocities Solution Procedure 3 - 67 3.8.2.1 Static Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 68 3.8.2.2 Dynamic Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 70 . . . . . . . . . . . . . . 3 - 74 3.8.2.3 Dynamic Solution during Free Fall and Impact 3.7.2 Direct Modeling Based on Known Micro-Properties Inverse Modeling with Unknown Micro-Properties 3.7.3 3.7.3.1 Performing Simulated Biaxial Tests 3.7.3.2 Results from the Biaxial Tests 3.7.3.3 Guidelines for Choosing Micro-Properties Joint Planes 3.6.1 Contact-Stiffness Models 3.6.2 Slip and Separation Model 3.6.3 Bonding Models 3.6.4 Locked-in Forces 3.7.1 Specification of Particle and Contact Properties 3.7.1.1 Spatial Variation of Properties 3.8.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8 3.7.4 Loading, Solution and Sequential Modeling 3.8.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PFC2D Version 3.0
Contents - 4 User’s Guide 3.9 Sequence of Modeling Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.8.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 74 Interpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 76 3.9.1 Diagnostic Forces 3 - 76 3.9.2 Ball and Wall Parameter Histories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 76 Energy Tracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 77 3.9.3 3.9.4 Measurement Circles 3 - 77 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 77 Spatial Field Variables 3.9.5 3.10 Modeling Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 79 3 - 79 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 79 3 - 81 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 82 3.10.1 Modeling of Data-Limited Systems 3.10.2 Modeling of Chaotic Systems 3.10.3 Localization, Physical Instability and Path-Dependence 3.11 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 FISH BEGINNER’S GUIDE 4.1 4.2 Beginner’s Guide and Tutorial Introduction and Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 2 5 MISCELLANEOUS 5.1 5.2 5.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PFC2D Runtime Benchmark 5 - 1 Error Reporting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 3 5.2.1 Reporting via Internet 5.2.2 Reporting via Fax 5 - 3 5 - 3 Technical Support Service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 BIBLIOGRAPHY PFC2D Version 3.0
User’s Guide TABLES Contents - 5 Table 2.1 Maximum number of PFC2D particles in available RAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 5 2 - 47 Table 2.2 Summary of boundary and initial condition commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Basic commands for simple analyses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Table 2.3 2 - 63 Systems of units — mechanical parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 - 66 Table 2.4 Table 3.1 Recommended steps for numerical analysis in geomechanics . . . . . . . . . . . . . . . 3 - 5 Commands that directly refer to FISH names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 4 Table 4.1 PFC2D runtime calculation rates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 2 Table 5.1 PFC2D Version 3.0
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