ITASCA PFC Suite(顆粒流分析軟件)

Itasca PFC Suite是一款非常專業(yè)的顆粒流分析軟件，包含了PFC2D和PFC3D兩個(gè)模塊，可以滿足不同工程師的需求。PFC模型合成材料由可變尺寸剛性顆粒的組件組成，這些剛性顆粒在觸點(diǎn)處相互作用以表示顆粒和固體材料。 PFC模型模擬許多剛性粒子的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)（平移和旋轉(zhuǎn)）和相互作用，這些粒子可能基于內(nèi)力和力矩在觸點(diǎn)處相互作用。并擁有強(qiáng)大的計(jì)算引擎和腳本語(yǔ)言，可以大大地提升工程效率。它們彼此獨(dú)立地移動(dòng)并且可以平移和旋轉(zhuǎn)。顆粒通過(guò)內(nèi)力和力矩在成對(duì)接觸處相互作用。由于其通用設(shè)計(jì)，PFC可以輕松定制并應(yīng)用于非常廣泛的數(shù)值研究，其中系統(tǒng)的離散性質(zhì)是感興趣的。PFC已成功應(yīng)用于世界各地的許多學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和私營(yíng)公司，從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的土壤和巖石行為的基礎(chǔ)，研究到邊坡穩(wěn)定性和落石危害緩解，水力壓裂等問(wèn)題。 巖石工具相互作用，整體流動(dòng)，混合，輸送和壓實(shí)骨料和粉末，高爐建模等。新版本為建模功能，軟件互操作性和更新的圖形提供了重要的增強(qiáng)功能。有興趣的朋友快來(lái)下載體驗(yàn)吧！

功能介紹

- 2D / 3D凸面剛性塊

- 保稅區(qū)塊模型(BBM)

- PFC3D / FLAC3D接口耦合邏輯，包括結(jié)構(gòu)支撐元件(梁，電纜和外殼)

- PFC3D / FLAC3D重疊域耦合邏輯

- 通用粘合劑接觸模型

- 軟接觸模型

- 結(jié)果文件

- 針對(duì)PFC 6的修訂材料建模支持包

- PFC 5.0到PFC 6.0保存文件導(dǎo)出

- PFC 5.0到PFC 6.0數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換器

- 渲染引擎升級(jí)

- Visual Studio 2017和英特爾2017支持

- 更新到Python 3.6

應(yīng)用領(lǐng)域

PFC 更適合于從本質(zhì)上研究固體（固結(jié)合松散）介質(zhì)的力學(xué)特性，雖然 PFC 最初的開發(fā)意圖是滿足巖體工程中破裂和破裂發(fā)展問(wèn)題研究的需要，但到目前為止，非巖石力學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用更廣泛一些，概括地，PFC 的研究領(lǐng)域包括：

1、巖土工程：最初的研究集中在介質(zhì)力學(xué)特性（如本構(gòu)）、破裂和破裂擴(kuò)展問(wèn)題上，在 PFC 引入和巖體工程中的結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)模擬功能以后，已經(jīng)應(yīng)用到復(fù)雜工程問(wèn)題研究中，特別是礦山崩落開采、大型高邊坡穩(wěn)定、深埋地下工程的破裂損傷、高放核廢料隔離處置的巖體損傷和多場(chǎng)耦合等問(wèn)題；

2、構(gòu)造地質(zhì)：板塊運(yùn)動(dòng)、褶曲過(guò)程、斷裂過(guò)程、地震地質(zhì)等；

3、機(jī)械工程：材料疲勞損傷等；

4、過(guò)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(jī)械化分選和分裝、冶煉行業(yè)中按級(jí)配向高爐運(yùn)送過(guò)程中的自動(dòng)配料研究等。

主要特性

1、模擬由任意大小圓盤或球狀顆粒(particle)組成集合體的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)或相互作用

2、材料屬性定義具體到單個(gè)顆粒，材料屬性甚至顆粒大小允許呈連續(xù)性分級(jí)

3、“超單元”技術(shù)支持通過(guò)疊加若干‘奴化’顆粒形成顆粒組，以表征任意形狀顆粒單元

4、任意方位的線段或平面凸型多變形均可定義為墻(Wall)單元，并可分別定義不同接觸屬性

5、程序內(nèi)嵌通用墻單元生成算法，如點(diǎn)、線、圓球、圓柱、螺旋體、圓環(huán)和圓錐體

6、墻單元通常作為顆粒流模型對(duì)象的加載邊界，邊界條件可以為力或速度

7、在分析模擬的任意階段，均可執(zhí)行墻單元或顆粒的創(chuàng)建或刪除操作

8、默認(rèn)接觸模型包括：線彈性、簡(jiǎn)化Hertz-Mindlin模型、庫(kù)倫滑移模型、接觸/平行約束模型

9、高級(jí)接觸模型包括：簡(jiǎn)化粘彈性模型、簡(jiǎn)化延性模型、位移-軟化模型、粘滯性阻尼模型、Burger’s蠕變模型和平滑節(jié)理模型。除此之外，程序?yàn)樽远x接觸本構(gòu)模型提供了開發(fā)接口。

10、根據(jù)分析類型的不同并加快求解速度，程序內(nèi)嵌兩種阻尼技術(shù)：局部非粘性阻尼和粘性阻尼

11、自動(dòng)時(shí)間步搜索方案確保解的數(shù)值穩(wěn)定性

12、顯式/中心差分求解方法在非線性行為求解過(guò)程中，不需要額外的內(nèi)存分配和數(shù)值迭代

13、程序內(nèi)置兩種分析模式：準(zhǔn)靜態(tài)和完全動(dòng)態(tài)分析。前者應(yīng)用可使模型快速達(dá)到穩(wěn)定解狀態(tài)

14、自版本V4.0之后， PFC新開發(fā)了雙精度和64位系統(tǒng)版本，前者避免解出現(xiàn)長(zhǎng)周期數(shù)值“漂移”，后者則有效提高了求解效率

15、拓?fù)溆成浼夹g(shù)的使用極大降低接觸搜索時(shí)間，接觸搜索時(shí)間與模型中顆粒數(shù)嚴(yán)格呈線性比例關(guān)系

16、在整個(gè)求解時(shí)間域，可對(duì)任意變量的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)/記錄，如位移/速度、應(yīng)力/力等

17、PFC使用測(cè)量圈技術(shù)計(jì)算圓盤/球狀空間區(qū)域內(nèi)平均應(yīng)力、應(yīng)變率和孔隙率等參數(shù)

18、根據(jù)功能平衡關(guān)系，可準(zhǔn)確求解系統(tǒng)能量及其變化，如體積功、膠結(jié)能、邊界做功、摩擦功、動(dòng)能、應(yīng)變能等

19、內(nèi)置程序編譯工具FISH語(yǔ)言，用于程序配置、模型控制、自定義功能函數(shù)、結(jié)果后處理等，為高級(jí)用戶提高了強(qiáng)大的用戶干預(yù)手段，極大提高工作率

20、內(nèi)嵌強(qiáng)大的功能函數(shù)庫(kù)FishTank，預(yù)定義大量常規(guī)、特色功能，如試樣/地質(zhì)體復(fù)雜模型創(chuàng)建、顆粒體解譯度優(yōu)化、虛擬實(shí)驗(yàn)室技術(shù)、地應(yīng)力賦存環(huán)境建立、工程材料強(qiáng)度的時(shí)間效應(yīng)研究等

21、周期邊界技術(shù)為遠(yuǎn)場(chǎng)邊界的模擬提供了更為快捷、有效的實(shí)現(xiàn)手段

22、AC/DC(自適應(yīng)連續(xù)/非連續(xù)技術(shù))作為處理大型顆粒流模型的特殊技術(shù)，與周期邊界形成有機(jī)結(jié)合，利用創(chuàng)建若干少量的“pbrick”單元以離散表征整個(gè)計(jì)算區(qū)域，極大節(jié)約了內(nèi)存消耗并提高計(jì)算效率。此外，AC/DC內(nèi)嵌MPI技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)分布式并行計(jì)算