# 结构动力学论文

Study on FLAC3D simulation of rock mass based on dynamic load response
(School of Construction Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin Liaoning 123000, China) Abstract: Rock and soil under the influence of dynamic load, operation of subway tunnel axis deformation and ground settlement environment geological problems in soft soil area investment, under the influence of earthquake liquefaction of sand, blasting in coal mine roadway excavation process of rock and soil structure damage, resulting in stress redistribution. FLAC (Fast Lagrangian analysis of continua) by the United States Itasca, the company developed the simulation calculation software, to carry out the three-dimensional structure of the soil, rocks and other materials stress simulation and plastic flow analysis. According to the dynamic loads and boundary conditions, response and material damping, soil liquefaction problem, using the equivalent linear method and nonlinear analysis method, study on rock and soil of the dynamic load response, Rayleigh damping and hysteretic damping effect. Response of the soil, rocks, structure and fluid system to external dynamic loads (earthquake) or internal dynamic load (subway vibration and explosion) of simulated data and provides plasticity induced permanent deformation and pore water pressure dissipation calculation basis. Help to deal with the conventional method in soil dynamics can not solve the problem. Key words: Dynamic load; Rayleigh damping; hysteretic damping; material response; FLAC3D numerical simulation

0. 引言

1 .FLAC3D 的特点
FLAC3D 是二维有限差分程序 FLAC2D 扩大，并且可以做土壤的塑性流动模拟和机械特性的分析，以 及岩石和其它材料的三维结构。通过调整的三维网格，以适应实际结构。单元材料可以是线性或非线性 本构模型，在外力作用下，产生时发生屈曲，网格将有相应的变形和移动（大变形模式）的发生。使用 FLAC3D 的拉格朗日和混合 - 离散分区技术来模拟塑性物质损失和流动非常准确。因为如果没有刚度矩 阵的形成，因此，基于使用少量的内存空间将能够解决广泛的三维问题。 FLAC3D 有以下几个优点： 1.塑性破坏和塑性流动的模拟采用了“混合离散法” 。这种方法比有限元法常用的“离散积分法”更 准确也更加合理。 2.即使模拟系统是静态的， 仍然采用运动方法， 这使得 FLAC3D 不稳定过程模拟物理屏障的动力学方 程存在价值。 3.使用“明确的解决方案”的计划。对于非线性应力明确的解决方案，方案 - 时间应变关系能解决 几乎相同的线性本构关系，隐式求解方案将需要很长的时间来解决非线性问题。此外，它是没有必要存 储刚度矩阵，这意味着;使用中等容量存储器的可以解决多小区结构;模拟大变形问题是几乎没有比小变 形问题消耗更多的计算时间，因为没有刚度矩阵进行修改。 FLAC3D 的不足之处在于求解线性问题，FLAC3D 比有限元程序运行速度慢;因此，当实际问题可能是 不稳定的或模拟大变形非线性问题时，FLAC3D 是最有效的工具；解决 FLAC3D 时间取决于自然循环的自 然周期的最长和最短的比率。然而，一些问题的模式是无效的；前处理功能较弱。

2 .FLAC3D 模拟材料的动力响应
2.1 动力荷载

2.2 材料对动力荷载的响应

3 常用方法及阻尼
3.1 等效线性法

3.2

FLAC3D 采用完全非线性分析方法，基于显式差分方法，使用由周围区域真实密度得出的网格节点质

3.3

FLAC3D 中的阻尼比
FLAC3D 数值模拟中有以下几种常用阻尼，使用瑞利的主要模型（粘性）阻尼，迟滞（HD）阻尼和复

C ? ?M ? ?K

（3-1）

? 2 ? 2 ?t ? ? ? （ ? 1 ? ? - ?） ?? max ?

（3-2）

（3-3） dM s d? Mt ? ? Ms ? 具体阻尼曲线可以用来描述和计算依据应变的大小不同而得的切线模量所获得的构模型。偏应变依 d? d?

? ? M s (? )?

3.4. 地震波的调整

4. 结论
FLAC/ FLAC3D 可以是非线性动态响应分析，并与一个强大的，动态分析动态分析功能，不仅隔离， 并且还可以与其他 FLAC/ FLAC3D 元素。 FLAC 等 FLAC3D 可以模拟岩体在外部（如地震）或内部（例如 风，爆炸，地下振动）在负载下完全非线性响应，因此可以应用到土壤动力学，岩石动力学计算和其他 学科。因此，下面的三个结论： 1. FLAC3D 可以模拟体岩土体受到的外部动力荷载（比如地震）或内部动力荷载（比如基础振动、 爆炸） 。 2. 3. 能够计算和模拟土的塑性变形引起的永久变形、土中孔隙水压力的消散等。 FLAC3D 中等效线性方法能解决土动力学无法直接计算的难题。

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