3dec 5計算分析程序

3dec5.0，全稱3 Dimension Distinct Element Code即三維離散單元法程序，是一款基于離散單元法作為基本理論并以描述描述離散介質(zhì)力學(xué)行為的計算分析程序。3dec5.0繼承了UDEC的基本核心思想，其根本上是對二維空間離散介質(zhì)力學(xué)描述向三維空間延伸的結(jié)果。軟件采用凸多面體來描述介質(zhì)中連續(xù)性對象元素（如巖塊）的空間形態(tài)，并通過若干凸多面體組合表達(dá)現(xiàn)實存在的凹形連續(xù)性對象，此外，非連續(xù)性特征（如結(jié)構(gòu)面）則以曲面（三角網(wǎng)）加以表征。與其他同類型程序相比，3dec5.0具備強大的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)范疇內(nèi)的普遍性分析能力，其特別適合于離散介質(zhì)在荷載（力荷載、流體、溫度等）作用下靜、動態(tài)響應(yīng)問題的分析，如介質(zhì)運動、大變形、或破壞行為和破壞過程研究。3dec5.0的連續(xù)性特征對象之間通過邊界實現(xiàn)相互作用，可描述邊界曲面受力變形可遵從多種荷載—變形力學(xué)定律（即接觸定律），力學(xué)定律可以模擬凸多面體之間在公共邊界處相互滑動或脫開行為。此外，在特定條件下，軟件可蛻化為UDEC程序，以此程序就具備二維空間即平面分析能力，并可提供平面應(yīng)力、平面應(yīng)變分析解決手段。

3dec5.0常用建模命令

一、Block Model Creation 塊體模型的建立
1.POLY 聚
二、Block Cutting 塊體切割
1.JSET
2.TUNNEL隧道
三、Material Model&Properties for 材料模型與性能
1.GEN 消息
四、Blocks and Joints 塊和接頭
1.CHANGE 改變
2.PROPERTY 屬性
五、Boundary/Initial Conditions 邊界/初始條件
1.BOUNDARY 邊界
2.Insitu 原位
六、Initial Equilibrium(with gravity) 初始平衡（重力）
1.GRAVITY 重力
2.STEP 步
七、Perform Alterations 進(jìn)行更改
1.DELETE 刪除
2.CHANGE 改變
3.PRIPERTY 特性
4.BOUNDARY 邊界
5.STRUCTURE cable 結(jié)構(gòu)的電纜
八、Monitor Model Response 監(jiān)測模型的響應(yīng)
1.HISTORY 歷史
2.PLOT 情節(jié)
九、Save/Restore Problem State 保存/恢復(fù)問題狀態(tài)
1.SAVE 保存
2.RESTORE 恢復(fù)

3dec5.0使用教程

一、建立節(jié)理巖體模型
在3DEC中可透過「Jset」指令建立一個三維節(jié)理巖體之幾何模型，在其功能下必須搭配下列六個參數(shù):
1.傾角方向(dip direction)
2.節(jié)理傾角(dip angle)
3.節(jié)理數(shù)目
4.節(jié)理間距
5.節(jié)理連續(xù)度(persistence)
6.每一條節(jié)理的起始位置
巖體模型輸入數(shù)據(jù)文件之建構(gòu)步驟為:
1.設(shè)定巖體之幾何尺寸
2.輸入節(jié)理傾角、走向、起始點、數(shù)目、間距及連續(xù)度等參數(shù)
3.輸入完整巖石及節(jié)理之力學(xué)參數(shù)
4.設(shè)定應(yīng)力及應(yīng)變之觀測點
5.設(shè)定巖體之承受邊界條件等五大部份。其中對節(jié)理形態(tài)之模擬方式有:
A)系統(tǒng)性節(jié)理之仿真，可以輸入某一條節(jié)理之起始點作基準(zhǔn)，3DEC將以輸入的節(jié)理數(shù)目及間距等參數(shù)值，配合巖體幾何邊界自動產(chǎn)生其它平行的節(jié)理
B)有限條節(jié)理之模擬，可獨自輸入各條節(jié)理之起始點，故使用者可自行選擇節(jié)理之間距及數(shù)目。而對節(jié)理連續(xù)度模擬方面：3DEC系以統(tǒng)計之概念將巖橋平均分布于節(jié)理面上，并不考慮巖橋與節(jié)理之相對位置

3dec5.0應(yīng)用領(lǐng)域

1、巖土工程
基本涵蓋FLAC、FLAC3D、UDEC程序全部應(yīng)用行業(yè)，并且本質(zhì)上較之這些程序更有技術(shù)解決優(yōu)勢。具體地，行業(yè)問題主要集中在介質(zhì)的變形、漸進(jìn)破壞問題上，例如大型高邊坡穩(wěn)定變形機理、深埋地下工程圍巖破壞、礦山崩落開采等。伴隨程序功能的逐步延伸，3DEC更是成為復(fù)雜行業(yè)問題研究的首選工具，如巖體結(jié)構(gòu)滲透特征（裂隙流）、動力穩(wěn)定性、爆破作用下介質(zhì)破裂擴(kuò)展、沖擊地壓、巖體強度尺寸/時間效應(yīng)和多場耦合（水—溫度—力耦合）等問題
2、地質(zhì)工程
地質(zhì)構(gòu)造運動過程、斷裂過程、水文地質(zhì)等
3、地震工程
板塊運動、地震工程與工程振動
4、建筑/結(jié)構(gòu)工程
建筑結(jié)構(gòu)動力穩(wěn)定、建筑材料力學(xué)特征研究（如混凝土變形、強度特征）
5、軍事工程
武器系統(tǒng)與發(fā)射工程，如彈道運動軌跡優(yōu)化、炮彈爆炸作用對目標(biāo)物的破壞過程研究等
6、過程工程
農(nóng)業(yè)、冶煉、制造、醫(yī)藥行業(yè)的散體物質(zhì)（皮帶）傳送、篩選、和分裝，如農(nóng)業(yè)中土豆按大小的機械化分選和分裝、冶煉行業(yè)中按級配向高爐運送過程中的自動配料研究等

3dec5.0模塊功能

1、動力分析模塊
基于時域法，模擬系統(tǒng)的完全動力響應(yīng)。3DEC動力分析核心技術(shù)包括：速度或應(yīng)力激勵輸入機制；安靜邊界條件；自由遠(yuǎn)場條件和阻尼技術(shù)（瑞雷阻尼和粘滯性阻尼），特別適用于地震響應(yīng)、爆破震動、動態(tài)能量釋放及大體積塊體流動等非常規(guī)問題的分析求解
2、溫度分析模塊
溫度分析模塊主要針對工程材料中的熱傳導(dǎo)/對流、及熱-力耦合問題。與流體分析模塊類似，該模塊可進(jìn)行獨立運算，或結(jié)合其它模塊實現(xiàn)耦合分析目的，如參與熱-力耦合、熱-水力耦合、甚至可結(jié)合動力分析模塊進(jìn)行完全動力耦合分析
3、結(jié)構(gòu)單元模塊
除錨桿/錨索、梁單元作為3DEC所具有的結(jié)構(gòu)單元模擬基本手段，襯砌單元用于模擬‘面’型支護(hù)結(jié)構(gòu)，如壩、橋梁、墻、及襯砌等結(jié)構(gòu)。3DEC中結(jié)構(gòu)單元計算采用有限元技術(shù)
4、本構(gòu)自定義模塊
3DEC為用戶提供的本構(gòu)模型開發(fā)接口，所支持的高級開發(fā)環(huán)境為Visual C++

功能特色

1、非連續(xù)介質(zhì)被模擬為凸或凹形多面體的組合體；塊體可為剛體或可變形體
2、非連續(xù)特征定義為塊體之間的接觸面（邊界）> 非連續(xù)特征對象（接觸）的法向和切向運動服從線性或非線性力—位移定律
3、擁有極其豐富的巖土體/結(jié)構(gòu)材料模型庫，如常用的：彈性模型、各向異性模型、莫爾庫侖模型、Drucker-Prayer模型、雙線性塑性模型、應(yīng)變軟化模型、蠕變模型和用戶自定義模型
4、具有無限遠(yuǎn)輻射邊界及多樣化的波動輸入方式以進(jìn)行完全動力學(xué)分析；“NULL(空)”塊體可用來模擬開挖和回填；結(jié)構(gòu)單元與塊體耦合
5、基于三維OpenGL技術(shù)開發(fā)的擴(kuò)展、快速交互式菜單操作界面，為用戶提供廣泛對象可視化功能，包括：節(jié)理網(wǎng)絡(luò)；塊體結(jié)構(gòu)；位移/速度的向量或等值線顯示；節(jié)理面變形和應(yīng)力；結(jié)構(gòu)單元變形和應(yīng)力；以及節(jié)理流動等。程序支持一系列工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)格式圖形輸出
6、3DEC內(nèi)嵌廣泛特色功能，如基于AutoCAD的dxf格式文件的復(fù)雜模型生成器PGEN、復(fù)雜隧洞模型生成器和基于數(shù)理統(tǒng)計理論的節(jié)理網(wǎng)絡(luò)生成器
7、內(nèi)置程序編譯器FISH具有強大內(nèi)核干預(yù)能力，為高級用戶進(jìn)行自定義功能定制提供途徑> 顯式時間追趕法輔助用戶洞悉節(jié)理及網(wǎng)格單元應(yīng)力路徑，特別地，能夠真實展示與路徑相關(guān)的材料強度峰后行為
8、程序采用內(nèi)/外區(qū)域耦合和自動輻射網(wǎng)格生成法，進(jìn)行無限域模擬
9、基于孔隙壓力梯度的有效應(yīng)力計算模式
10、3DEC具有廣泛巖土工程領(lǐng)域分析功能模塊，動力分析、蠕變分析、溫度分析、節(jié)理網(wǎng)絡(luò)流動分析等模塊專為特定分析目的而定制，特別地，溫度—節(jié)理網(wǎng)絡(luò)流—應(yīng)力可實現(xiàn)相互完全耦合
11、強大的結(jié)構(gòu)單元類型庫滿足廣泛結(jié)構(gòu)-巖土體相互作用的模擬，如錨索/桿、梁和襯砌單元，結(jié)構(gòu)單元與巖土體之間具有非協(xié)調(diào)變形特點> 自版本V4.0后，3DEC程序為用戶開發(fā)開發(fā)了單/雙精度、64位版本，以保證計算精度及提高計算效率
12、自動網(wǎng)格剖分功能：與傳統(tǒng)數(shù)值模擬程序不同地，3DEC模型的創(chuàng)建重點在于‘幾何構(gòu)造’的搭建，且構(gòu)造搭建過程獨立于網(wǎng)格剖分技術(shù)環(huán)節(jié)，極大提高建模速度