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第1章 PFC5.0的基本特点与界面操作1

1.1 岩土工程颗粒流方法应用背景1

1.2 PFC方法简介2

1.3 PFC5.0软件的新特点4

1.3.1 PFC5.0新增选项5

1.3.2 停止使用的选项5

1.3.3 PFC4.0与5.0对比5

1.4 PFC软件运行界面操作8

1.4.1 安装与卸载8

1.4.2 PFC安装文件夹内容9

1.4.3 PFC5.0软件图形界面10

1.5 PFC5.0图形属性界面操作20

1.5.1 绘图选项控制集20

1.5.2 绘图条目控制集23

1.6 本章总结27

第2章 PFC5.0基本命令与模型构建技术28

2.1 常用的通用命令28

2.1.1 PFC命令流编制顺序28

2.1.2 几个通用命令29

2.2 PFC5.0中与几何图形有关的命令30

2.2.1 Range定义范围与使用30

2.2.2 Geometry（几何图形）的使用32

2.2.3 离散裂隙网络DFN与使用38

2.3 PFC5.0颗粒生成方法51

2.3.1 规则排列颗粒生成方法51

2.3.2 随机分布颗粒生成方法53

2.3.3 外部颗粒导入生成法61

2.3.4 块体颗粒组装模型方法63

2.4 PFC5.0中刚性簇（clump）生成方法64

2.4.1 常见刚性簇生成原理64

2.4.2 刚性簇逐个生成方法65

2.4.3 基于簇模板随机生成方法69

2.4.4 柔性簇cluster的生成71

2.4.5 刚性簇（clump）与柔性簇（cluster）转化方法74

2.5 PFC5.0的墙（wall）生成方法79

2.5.1 命令生成方法79

2.5.2 几何图形导入法84

2.6 PFC5.0接触的定义方法86

2.6.1 PFC中的接触模型86

2.6.2 接触模型分配表（cmat）法88

2.6.3 当前接触定义（contact）法89

2.6.4 接触施加实例验证90

2.7 PFC5.0信息记录与后处理101

2.7.1 hist记录方法101

2.7.2 result记录方法104

2.7.3 measure记录方法106

2.7.4 目标轨迹追踪（trace）方法106

2.8 本章小结107

第3章 奔向颗粒流高级应用的桥梁：FISH语言108

3.1 FISH语言基本规则108

3.1.1 指令行108

3.1.2 数据类型109

3.1.3 函数或变量命名110

3.1.4 函数：结构、评价和援引111

3.1.5 算术：表示及类型转化114

3.1.6 重新定义FISH函数114

3.1.7 函数执行114

3.1.8 内联FISH和FISH片段117

3.1.9 FISH回调事件117

3.1.10 FISH错误处理123

3.2 FISH声明语句124

3.2.1 变量声明语句124

3.2.2 条件控制语句125

3.2.3 循环控制语句127

3.2.4 其他语句130

3.3 FISH内嵌函数131

3.3.1 常用命令特性函数131

3.3.2 离散裂隙网络控制函数136

3.3.3 片段与几何图形控制函数140

3.3.4 实体内变量函数147

3.4 FISH编程实例157

3.4.1 利用FISH函数实现实体信息的输出157

3.4.2 利用FISH函数生成各种分布随机数165

3.4.3 利用FISH函数将分组颗粒构造为柔性簇166

3.4.4 FISH随机生成颗粒簇168

3.4.5 利用FISH计算边坡的动力响应171

3.5 本章小结175

第4章 伺服机制及数值试验实现技术176

4.1 颗粒流中的边界伺服机制176

4.1.1 伺服原理176

4.1.2 伺服方法178

4.2 二维与三维压缩试验实现179

4.2.1 二维压缩试验命令流编制179

4.2.2 三维真三轴压缩试验命令流编制186

4.2.3 三维圆柱形假三轴压缩试验命令流编制194

4.3 二维与三维剪切试验实现201

4.3.1 二维剪切试验实现201

4.3.2 三维剪切试验实现209

4.4 任意几何模型的伺服实现223

4.4.1 劈裂试验模型与实现223

4.4.2 任意形状模型的伺服与实现225

4.5 柔性颗粒膜伺服实现230

4.6 伺服过程中的几个问题分析240

4.6.1 时间步选择240

4.6.2 阻尼设置241

4.6.3 如何令模型快速满足要求241

4.7 数值模型状态的检测243

4.7.1 应变检测243

4.7.2 应力检测244

4.7.3 配位数检测246

4.7.4 颗粒体系压密状态对应力—应变曲线的影响247

4.8 本章总结248

第5章 接触模型与参数标定方法研究249

5.1 FishTANK的使用方法249

5.1.1 FishTANK的构成与使用249

5.1.2 二维平行黏结双轴试验实现实例251

5.1.3 FishTANK的用途探讨255

5.2 FishTANK标定参数需要设置的参量255

5.2.1 PFC材料及共有属性设置255

5.2.2 线性模型需要设置的参数257

5.2.3 接触黏结模型需要设置的参数258

5.2.4 平行黏结模型需要设置的参数259

5.2.5 节 理模型需要设置的参数260

5.3 接触黏结与平行黏结模型参数标定规律262

5.3.1 标定参数基本条件262

5.3.2 平行黏结线性对应快速标定法263

5.3.3 接触黏结线性对应快速标定法268

5.3.4 混合模型参数标定法272

5.4 不同应变率下平行黏结模型参数快速标定278

5.4.1 试验情况278

5.4.2 数值模型的构建278

5.4.3 细观参数对宏观变形与强度的影响282

5.4.4 应变率随动平行黏结模型282

5.4.5 数值模拟结果分析284

5.5 蠕变模型参数标定规律研究286

5.5.1 基于非连续理论的Burger’s流变接触模型286

5.5.2 数值试验若干要点289

5.5.3 模型数值验证分析289

5.5.4 模型参数与流变特性关系295

5.6 本章小结299

第6章 复杂岩土细观特征识别与随机重构技术301

6.1 多元混合体介质的数字图像细观特征提取方法302

6.1.1 基于数字图像人工绘制方法303

6.1.2 数字图像分析与识别方法303

6.1.3 基于数字图像颗粒流细观模型构造306

6.2 二维颗粒细观轮廓随机构造方法308

6.2.1 基于数值图像分析的二维多边形颗粒描述方法308

6.2.2 多元混合介质轮廓的随机构成方法309

6.3 细观颗粒二维傅立叶分析与重构方法315

6.3.1 细观颗粒傅立叶分析原理315

6.3.2 颗粒细观特征的傅立叶分析与重构方法316

6.3.3 傅立叶细观特征统计特性317

6.3.4 细观特征的随机重构320

6.3.5 二维傅立叶谱分析与重构结论321

6.4 三维颗粒细观轮廓识别与随机构造方法322

6.4.1 颗粒激光扫描三维细观轮廓获取方法322

6.4.2 基于椭球表面基构造多面体描述三维颗粒324

6.4.3 基于傅立叶分析的三维颗粒随机重构方法与分析327

6.4.4 基于球谐函数的三维细观特征刻画与力学特性分析方法337

6.5 细观特征在PFC5.0中的实现与应用342

6.5.1 用于颗粒分组生成簇342

6.5.2 用于clump模板控制随机颗粒生成346

6.5.3 用于复杂wall的生成348

6.6 本章总结352

第7章 岩体爆破破坏效应颗粒流数值模拟353

7.1 离散元数值模型的建立353

7.1.1 炸点颗粒膨胀加载法353

7.1.2 应力波传播的动边界条件354

7.1.3 宏观—细观岩体力学参数对应模型355

7.2 岩体爆炸破岩过程机理分析357

7.3 爆破破岩效应验证探讨358

7.3.1 药包埋深对爆破效果的影响359

7.3.2 炮孔压力对爆破效果的影响359

7.3.3 炸点膨胀比对爆破效果的影响360

7.4 微差爆破效应验证361

7.5 问题讨论372

7.5.1 柱状波的施加方法讨论372

7.5.2 动力边界条件施加讨论374

7.6 结论379

第8章 FLAC3D6.0-PFC3D5.0耦合滑坡数值模拟研究380

8.1 连续—非连续耦合原理380

8.2 FLAC3D6.0-PFC5.0耦合建模计算实例383

8.2.1 计算条件383

8.2.2 命令流编制384

8.3 计算结果分析397

8.4 经验总结402

第9章 离散元—流体耦合计算与应用404

9.1 流体与颗粒的相互作用方式404

9.2 PFC5.0中的流固耦合功能405

9.2.1 采用FISH语言添加额外作用力方法405

9.2.2 利用PFC内置CFD模块与外部流体求解器耦合模拟复杂流场409

9.3 二维水力劈裂FISH语言模拟实例415

9.4 流固耦合算例432

9.4.1 利用PFC自带CFD模块实现单向耦合432

9.4.2 利用达西定律模拟多孔介质流动435

9.4.3 与其他流体软件耦合441

9.5 PFC与流体耦合分析应用探讨444

参考文献445

后记449