3DEC

 

 

3DEC3-Dimension Distinct Element Code)是世界范圍內第一款以非連續介質力學模擬作為目標,采用離散單元法作為基本理論進行定制開發并商業化的三維分析程序,特別適用于因不連續界面導致變形和破壞現象的機制性研究,如節理巖體、砌體結構等。類似于FLAC3DFLAC之間的發展演變關系,3DEC程序承襲了UDEC的基本核心思想,本質上是對二維空間離散介質力學描述向三維空間延伸的結果。

       計算原理的先后沿承關系決定了3DEC程序承襲了UDEC程序所具有的技術特征和功能優勢,但不可否認二者在處理具體技術環節時所采用的解決方案可能存在不同,這些異同主要表現在:

  • —  與UDEC程序一致地,3DEC以樸素的思想看待介質離散構成特征,將其視為連續性特征(如巖塊)、和非連續性特征(如結構面)兩個基本單元的集合統一體,并以成熟力學定律分別定義這些基本元素的受力變形行為
  • —  3DEC采用凸多面體來描述介質中連續性對象元素(如巖塊)的空間形態,并通過若干凸多面體組合表達現實存在的凹形連續性對象,此外,非連續性特征(如結構面)則以曲面(三角網)加以表征
  • —  表征連續性特征對象的凸多面體可以服從可變形、或剛醒受力變形定律,如為可變形體,則采用與FLAC/FLAC3D完全一致的快速拉格朗日方案進行求解。連續性特征對象之間通過邊界(非連續特征)實現相互作用,描述邊界曲面受力變形可遵從多種荷載——變形力學定律(即接觸定律),力學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
  • —  在特定條件下,3DEC程序亦可蛻化為UDEC程序,盡管3DEC程的開發初衷是描述三維空間離散介質的力學行為,但程序同樣具備二維空間即平面分析能力,如3DEC程同時提供平面應力、平面應變分析解決手段

       盡管連續力學方法中也可以處理一些非連續特征,比如有限元中的節理單元和FLAC/FLAC3D中的Interface(界面單元),但包含了節理單元和界面單元的這些連續介質力學方法與3DEC技術存在理論上的本質差別,具體表現在3DEC為非連續介質的描述與模擬提供了一整套針對性專有技術手段,典型如節理網格模擬、接觸搜索與識別等。如將介質理想地看待為幾何連續體,此時3DEC程序可蛻化為FLAC/FLAC3D等連續力學方法,只描述連續性對象即可,即3DEC程序支持依據介質幾何連續性性質在連續、與非連續之間切換,表現出強大的通用程序特征。


 

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