3dec 5计算分析程序

3DEC 5.0（全称为三维离散单元法程序）是一款基于离散单元法理论的计算分析工具，主要用于描述离散介质的力学行为。该软件延续了UDEC的核心理念，将二维空间的离散介质解析扩展至三维。3DEC 5.0使用凸多面体表示介质中的连续元素（如岩石），并通过这些多面体的组合来模拟复杂的凹形对象。同时，非连续特征（如结构面）采用三角网形式表示。与其他同类软件相比，3DEC 5.0在分析连续介质力学方面具有出色的普适性，特别适用于研究离散介质在各种荷载（如力、流体、温度等）作用下的静态和动态响应。这些连续对象通过边界相互作用，能够模拟边界曲面的力学行为，并遵循多种接触和变形定律。此外，该软件在特定条件下可以转为UDEC，从而具备二维平面分析能力，提供平面应力和应变分析的解决方案。

3dec5.0常用建模命令

一、Block Model Creation 块体模型的建立

1.POLY 聚

二、Block Cutting 块体切割

1.JSET

2.TUNNEL隧道

三、Material Model&Properties for 材料模型与性能

1.GEN 消息

四、Blocks and Joints 块和接头

1.CHANGE 改变

2.PROPERTY 属性

五、Boundary/Initial Conditions 边界/初始条件

1.BOUNDARY 边界

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 进行更改

1.DELETE 删除

2.CHANGE 改变

3.PRIPERTY 特性

4.BOUNDARY 边界

5.STRUCTURE cable 结构的电缆

八、Monitor Model Response 监测模型的响应

1.HISTORY 历史

2.PLOT 情节

九、Save/Restore Problem State 保存/恢复问题状态

1.SAVE 保存

2.RESTORE 恢复

3dec5.0使用教程

一、建立节理岩体模型

在3DEC中可透过「Jset」指令建立一个三维节理岩体之几何模型，在其功能下必须搭配下列六个参数:

1.倾角方向(dip direction)

2.节理倾角(dip angle)

3.节理数目

4.节理间距

5.节理连续度(persistence)

6.每一条节理的起始位置

岩体模型输入数据文件之建构步骤为:

1.设定岩体之几何尺寸

2.输入节理倾角、走向、起始点、数目、间距及连续度等参数

3.输入完整岩石及节理之力学参数

4.设定应力及应变之观测点

5.设定岩体之承受边界条件等五大部份。其中对节理形态之模拟方式有:

A)系统性节理之仿真，可以输入某一条节理之起始点作基准，3DEC将以输入的节理数目及间距等参数值，配合岩体几何边界自动产生其它平行的节理

B)有限条节理之模拟，可独自输入各条节理之起始点，故使用者可自行选择节理之间距及数目。而对节理连续度模拟方面：3DEC系以统计之概念将岩桥平均分布于节理面上，并不考虑岩桥与节理之相对位置

3dec5.0应用领域

1、岩土工程

基本涵盖FLAC、FLAC3D、UDEC程序全部应用行业，并且本质上较之这些程序更有技术解决优势。具体地，行业问题主要集中在介质的变形、渐进破坏问题上，例如大型高边坡稳定变形机理、深埋地下工程围岩破坏、矿山崩落开采等。伴随程序功能的逐步延伸，3DEC更是成为复杂行业问题研究的首选工具，如岩体结构渗透特征（裂隙流）、动力稳定性、爆破作用下介质破裂扩展、冲击地压、岩体强度尺寸/时间效应和多场耦合（水—温度—力耦合）等问题

2、地质工程

地质构造运动过程、断裂过程、水文地质等

3、地震工程

板块运动、地震工程与工程振动

4、建筑/结构工程

建筑结构动力稳定、建筑材料力学特征研究（如混凝土变形、强度特征）

5、军事工程

武器系统与发射工程，如弹道运动轨迹优化、炮弹爆炸作用对目标物的破坏过程研究等

6、过程工程

农业、冶炼、制造、医药行业的散体物质（皮带）传送、筛选、和分装，如农业中土豆按大小的机械化分选和分装、冶炼行业中按级配向高炉运送过程中的自动配料研究等

软件功能

1、动力分析模块

基于时域法，模拟系统的完全动力响应。3DEC动力分析核心技术包括：速度或应力激励输入机制；安静边界条件；自由远场条件和阻尼技术（瑞雷阻尼和粘滞性阻尼），特别适用于地震响应、爆破震动、动态能量释放及大体积块体流动等非常规问题的分析求解

2、温度分析模块

温度分析模块主要针对工程材料中的热传导/对流、及热-力耦合问题。与流体分析模块类似，该模块可进行独立运算，或结合其它模块实现耦合分析目的，如参与热-力耦合、热-水力耦合、甚至可结合动力分析模块进行完全动力耦合分析

3、结构单元模块

除锚杆/锚索、梁单元作为3DEC所具有的结构单元模拟基本手段，衬砌单元用于模拟‘面’型支护结构，如坝、桥梁、墙、及衬砌等结构。3DEC中结构单元计算采用有限元技术

4、本构自定义模块

3DEC为用户提供的本构模型开发接口，所支持的高级开发环境为Visual C++

软件特色

1、非连续介质被模拟为凸或凹形多面体的组合体；块体可为刚体或可变形体

2、非连续特征定义为块体之间的接触面（边界）> 非连续特征对象（接触）的法向和切向运动服从线性或非线性力—位移定律

3、拥有极其丰富的岩土体/结构材料模型库，如常用的：弹性模型、各向异性模型、莫尔库仑模型、Drucker-Prayer模型、双线性塑性模型、应变软化模型、蠕变模型和用户自定义模型

4、具有无限远辐射边界及多样化的波动输入方式以进行完全动力学分析；NULL(空)块体可用来模拟开挖和回填；结构单元与块体耦合

5、基于三维OpenGL技术开发的扩展、快速交互式菜单操作界面，为用户提供广泛对象可视化功能，包括：节理网络；块体结构；位移/速度的向量或等值线显示；节理面变形和应力；结构单元变形和应力；以及节理流动等。程序支持一系列工业标准格式图形输出

6、3DEC内嵌广泛特色功能，如基于AutoCAD的dxf格式文件的复杂模型生成器PGEN、复杂隧洞模型生成器和基于数理统计理论的节理网络生成器

7、内置程序编译器FISH具有强大内核干预能力，为高级用户进行自定义功能定制提供途径> 显式时间追赶法辅助用户洞悉节理及网格单元应力路径，特别地，能够真实展示与路径相关的材料强度峰后行为

8、程序采用内/外区域耦合和自动辐射网格生成法，进行无限域模拟

9、基于孔隙压力梯度的有效应力计算模式

10、3DEC具有广泛岩土工程领域分析功能模块，动力分析、蠕变分析、温度分析、节理网络流动分析等模块专为特定分析目的而定制，特别地，温度—节理网络流—应力可实现相互完全耦合

11、强大的结构单元类型库满足广泛结构-岩土体相互作用的模拟，如锚索/杆、梁和衬砌单元，结构单元与岩土体之间具有非协调变形特点> 自版本V4.0后，3DEC程序为用户开发开发了单/双精度、64位版本，以保证计算精度及提高计算效率

12、自动网格剖分功能：与传统数值模拟程序不同地，3DEC模型的创建重点在于‘几何构造’的搭建，且构造搭建过程独立于网格剖分技术环节，极大提高建模速度