“PFC离散元仿真核心技术与应用”
理论基础及PFC入门
1岩土工程数值模拟方法概述
1.1基于网格的模拟方法（有限元、有限差分、大变形处理CEL、ALE、XFEM）
1.2基于点的模拟方法（离散单元法DEM、光滑粒子流方法SPH、物质点法MPM）
1.3基于块体的模拟方法
2离散元与PFC软件操作
2.1 离散元的基本原理（计算原理、宏观参量与微观参量的关系）
2.2 PFC软件界面操作
2.3文件系统
2.4显示控制
2.5帮助文档的使用
FISH、PYTHON语言及COMMAND命令
3 PFC软件的计算控制方法
3.1 PFC计算控制的语言逻辑
3.2 FISH语言（基本语法、函数定义与调用、创建模型、控制模拟过程、处理模拟结果、FISH Callback操作等）
3.3 COMMAND命令（命令结构、创建模型、状态监测与绘图、控制模拟过程、求解控制、状态查询、与FISH语言的混合使用等）
3.4 PYTHON语言（基本语法、Numpy库的使用、接口的使用等）
离散元模拟方法
4离散元模拟方法
4.1离散元数值试样的生成方法
4.1.1单元试样模型生成方法
4.1.2边值问题（场地）模型生成方法
4.1.3连续—非连续耦合模型生成方法
4.1.4复杂颗粒形状的模拟方法（Rblock方法、Clump方法）
4.2接触模型选择与参数标定
4.2.1离散元接触模型的选择原则—12个内置模型
4.2.2接触模型参数的标定方法与参数意义—以胶结颗粒材料（岩石、胶结砂土等）为例，讲授参数标定步骤
4.3其他问题
4.3.1模型边界条件施加方法（达到初始平衡状态、开挖类模拟、填筑类模拟、加载类模拟、周期性边界、应力伺服）
4.3.2各种阻尼的选择（粘滞阻尼、局部阻尼、滞回接触模型）
4.3.3时步与时步缩放（静力、动力问题时步及相关命令）
4.3.4试样尺寸、颗粒数量、级配选择
4.3.5 并行计算
土体单元试验模拟
土体单元试验模拟方法
5.1常规三轴剪切试验模拟(命令流+FISH)
5.1.1建模方法与注意事项
5.1.2模拟结果分析
5.1.3模拟结果可视化
5.2真三轴剪切模拟(命令流+FISH)
5.2.1真三轴加载路径的模拟
5.2.2真三轴强度准则
5.2.3微观结构演变过程
5.3不排水三轴剪切模拟(命令流+FISH)
5.4循环三轴剪切的模拟(命令流+FISH)
5.5颗粒破碎过程模拟(命令流+FISH)
5.6岩石（胶结颗粒）材料的剪切过程模拟
5.7离散元模拟与弹塑性本构模型
工程实例分析
6工程实例分析
6.1活动门试验模拟(命令流+FISH)
6.1.1试样级配控制
6.1.2应力状态控制
6.1.3孔隙比的控制
6.1.4 活动门加载的实现
6.2盾构隧道掌子面稳定性(命令流+FISH)
6.2.1主动失稳模式
6.2.2被动失稳模式
6.3节理岩体中的硐室开挖稳定性(命令流+FISH)
6.3.1节理裂隙岩体的生成
6.3.2初始应力状态控制
6.3.3 开挖模拟
PFC3D与FLAC3D耦合模拟与分析
7离散—连续域耦合模拟
7.1离散—连续耦合模拟方法
与FLAC3D中一维结构单元耦合与FLAC3D中二维壳结构单元或三维实体单元的面的耦合与FLAC3D中三维实体单元的耦合（实例）
7.2离散—连续域参数匹配
7.3基于离散—连续域耦合的三轴剪切试验模拟(命令流+FISH)
实例操作：二维壳结构单元耦合（壳单元模拟橡胶膜-创建耦合墙-施加应力边界等向压缩-剪切模拟）
7.4基于离散—连续域耦合的地基承载力分析(命令流+FISH)
实例操作：基于Punch indentation案例的修改与实现
PFC-CFD耦合模拟与分析
8流固耦合分析
8.1颗粒与流体相互作用理论（CFD模块概况、体积平均粗网格法、颗粒与流体相互作用计算）
8.2流固耦合框架
CFD网格、流体域边界设置、网格导入、网格流体参数设置孔隙率计算耦合时间间隔、耦合时步、网格与颗粒尺寸耦合步骤
8.3实例操作分析(命令流+FISH)
8.3.1单向耦合
8.3.2孔隙介质中Darcy流模拟（Fipy应用）
8.3.3 与FLAC3D的渗流耦合模拟
3DEC离散元数值模拟技术与应用
一、岩土工程数值模拟方法及相关软件介绍
1.1数值模拟在岩土工程领域的应用（土木工程、岩土工程、采矿工程、地质工程、地下工程、水利水电工程等）
1.2岩土工程数值计算方法介绍（有限元、有限差分、离散元）
1.3岩土工程数值计算软件介绍（ANSYS、ABAQUS、FLAC3D、PFC、3DEC）
1.4 3DEC软件介绍（基本原理、计算模式、主要功能和模块等）
1.5 3DEC自学自助方法
: 上机操作：认识3DEC软件及其界面功能操作演示
二、3DEC实体建模
2.1常规网格模型生成（软件自带功能生成各类网格模型）
2.2复杂网格模型生成（Rhino、Midas、Abaqus等网格导入3DEC中生成网格模型）
: 上机操作：（1）软件自带功能生成各类网格；（2）Rhino建模导入3DEC计算
三、3DEC基本命令语句
3.1块体单元生成
3.2节理设置
3.3岩体分组
3.4岩体和节理赋参
3.5边界条件施加
3.6应力、位移等监测布置
3.7求解计算方式
: 上机操作：岩层/地下空间开挖/掘进模拟代码编写演示
四、3DEC内置FISH语言编程
4.1 FISH语言的妙用及语法介绍
4.2函数、变量、数值类型
4.3常用关键词/内置变量
4.4条件语句、循环语句、遍历语句、选择语句
上机操作：演示FISH编程实现：（1）自动循环开挖/掘进;（2）自动按需保存;（3）设置测线采集监测数据;（4）其他个性化需求的实现等
五、3DEC节理/接触面单元
5.1接触面单元的用途及基本原理
5.2接触面单元生成方法
5.3随机节理生成
5.4接触面单元参数获取与赋参
上机操作：节理/结构面对井筒/隧道稳定性的影响分析
六、3DEC结构单元
6.1岩土-结构相互作用原理
6.2 beam单元的运用
6.3 cable单元的运用
6.4 Hybrid单元的运用
6.5 Liner单元的运用
6.6 Pile单元的运用
6.7 Shell单元的运用
上机操作：各种结构单元的设置演示
七、3DEC静力学分析
7.1岩土体参数获取与赋值
7.2岩土体的本构模型选取
7.3初始地应力场生成
7.4边界条件：静力边界、速度边界、面力边界
7.5计算求解与结果合理性分析
上机操作：初始地应力场反演技术
八、3DEC流固耦合模拟入门
8.1渗流计算基本原理
8.2渗流本构模型及赋参
8.3渗流边界条件、初始条件
8.4流固耦合分析
上机操作：地面注浆/水力压裂模拟
九、3DEC非线性动力模拟入门
9.1动力计算基本原理
9.2动力边界条件设置
9.3力学阻尼及参数选择
9.4网格尺寸与计算效率
上机操作：地震/振动对工程结构稳定性/安全性的影响
十、3DEC后处理
10.1计算结果提取
10.2切片等选择性显示
10.3导出各类计算结果的云图
10.4导出各类计算结果的数据/曲线等
: 上机操作：数值模拟结果后处理演示
十一、零基础到模拟分析
案例1：手把手从零基础到地下空间开挖岩层运移分析案例2：手把手从零基础到隧道掘进围岩力学响应分析案例3：手把手从零基础到巷道支护设计分析
案例4：手把手从零基础到边坡稳定性分析与治理设计
十二、如何学好3DEC
12.1学习方法探讨
12.2学习经验交流
12.3 交流对数值模拟的认识和体会
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