3DEC的顶点-顶点接触(vertex-vertex contacts)

文摘   科技   2025-01-30 09:42   内蒙古  
1. 引言

在 3DEC 中,顶点-顶点接触(vertex-vertex contacts)是指两个块体的顶点(角)相互接触的一种特定接触类型,这些接触在模拟块体如何相互作用方面起着至关重要的作用,可在模拟过程中获得更详细的力学响应,有效捕捉块体相互作用的细微差别。


2. 主要特征

顶点-顶点触点的主要特征如下:

(1) 接触的形成:顶点-顶点接触是指两个多面体(polyhedral)块体的顶点相互接近到足以被视为接触的程度,这对于准确模拟多面体块在载荷作用下的相互作用非常重要。

[1] (2020) Automated geolocalised identification of polyhedral blocks and their safety factor calculation in open pit mining.

[2] (2016) A new excavation analysis method for slope design using discrete fracture network based polyhedral modelling.

[3] (1988) Formulation of a three-dimensional distinct element model—Part II. Mechanical calculations for motion and interaction of a system composed of many polyhedral blocks.

[4] (1981) Vector stability analysis of an arbitrary polyhedral rock block with any number of free faces.


(2) 力学行为:顶点-顶点接触的机械行为可能不同于其他类型的接触,如面-面(face-to-face)接触或边-边(edge-to-edge)接触。顶点-顶点接触的模拟结果通常需要更多计算资源,导致内存使用和计算时间增加。例如,启用这些接触可能会使运行时间增加约 20%,内存使用增加约10%。


(3) 控制和抑制:用户可以选择抑制顶点-顶点接触的形成,以减少内存需求并提高计算速度,尤其是在主要由四面体块(tetrahedral blocks)组成的模型中。命令block contact vertex-vertex off可以实现这一点,除了在高度敏感的分析中,对整体模拟结果的影响可以忽略不计。

[1] (2016) Distinguishing between single and double plane sliding of tetrahedral wedges using the circle method. 

[2] A new strategy for 3D non-persistent crack propagation by the numerical manifold method with tetrahedral meshes.

[3] (2008) Tetrahedral Rock Wedge Stability Under Empirically Derived Support.


(4) 应用: 顶点-顶点接触尤其适用于涉及颗粒状材料或有许多交错部分的结构的模拟场景,顶点-顶点接触有助于模拟实际情况,即块与块之间的单个相互作用会影响结构的整体稳定性和行为。

3. block contact vertex-vertex 命令
这个命令通过将布尔设置为 false 来禁止创建顶点-顶点接触。默认情况下,它是 true,意味着会创建顶点-顶点接触。在主要由四面体块组成的模型中(例如从Griddle导入),抑制顶点-顶点接触将减少内存使用并提高计算速度。当抑制顶点-顶点接触时,可能会观察到结果的微小差异,但通常差异可以忽略不计。

粘结块体模型(BBM)【隧道开挖BBM模拟几何模型建立的回顾】主要的关注点是面与面的接触强度,为了更快地求解,可以使用 block contact vertex-vertex off 命令关闭顶点与顶点之间的接触。例如,在下图所示的模型中使用该命令后,接触点数量从250万减少到74万,模型求解速度提高了约30%,内存占用减少了 10%。这个命令是在9.0.166版本引入的【Itasca软件 V9.00.166 新功能和改进】。

4. 结束语 
本文简要回顾了3DEC的顶点-顶点接触(vertex-vertex contacts),当进行BBM模拟时,使用block contact vertex-vertex off命令可以有效地减少运算时间和内存使用。 
[1] Tunnel Excavation in a Bonded Block Model.
[2] Background - the 3D Distinct Element Method.

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