块体离散元3DEC7.0不规则形状建模方法

（ 离散元3DEC技术研究中心 ）

1        3DEC7.0不规则形状建模方法

以不规则的隧道轮廓为例，进行讲解。主要包括4种方法。

1.1    3DEC7.0内TUNNEL命令

直接通过3DEC7.0内置的TUNNEL命令属于常规操作，在这里就不一一详细介绍。命令流和隧道模型如下所示。相对复杂工况来说，建模过程比较复杂。

图1.1?1 Tunnel命令流

图1.1?2 所生成的模型

1.2   Rhino+3DEC7.0

(1)首先是将隧道轮廓CAD导入犀牛软件中，通过变动中“旋转”操作将二维平面CAD转换为直立平面图。

图1.2?1 旋转操作

(2)对隧道轮廓进行必要的操作使之闭环，然后进行拉伸，生成隧道轮廓曲面，再进行网格操作，生成隧道轮廓曲面网格。

图1.2?2 拉伸及曲面网格

(3)将隧道内外轮廓依次保存为3DEC7.0可识别格式的文件，一般为.stl或者dxf格式。导入3DEC7.0软件中生成Geometry。

图1.2?3 3DEC中Geometry

(4)在3DEC7.0生成块体，然后使用上面Geometry进行切割，生成所需要的模型，再进行网格划分，生成可变形的块体模型。

图1.2?4 3DEC中模型

1.3    Rhino+Griddle插件+3DEC7.0刚性块体

(1)步骤同上。

(2) )对隧道轮廓进行必要的操作使之闭环，然后进行曲面拉伸，生成隧道轮廓曲面，与上面不同的是，不需要再进行网格操作，只需要轮廓曲面，如下所示。

图1.3?1 拉伸后的轮廓曲面

(3)在犀牛软件中，输入尺寸建立模型，并采用隧道内外轮廓进行“分割”操作，结果如下图所示。

图1.3?2 犀牛中的实体模型

(4)利用插件Griddle的Join non-manifold surface按钮将上述分割实体合成，在利用网格工具中“转换曲面”操作将合成的实体转换为封闭网格。结果如下图所示。

图1.3?3 犀牛中的网格模型

(5)利用Griddle插件的GVol功能模块，选择“Rigid”，以刚体形式导入到3DEC7.0中，再进行网格划分。在进行网格划分之前，还可添加其他操作，比如确定性节理、随机节理DFN、分区等等。

可以看见，3DEC中模型未进行分区。

图1.3?4 3DEC中模型

如果需要分区的模型，操作如下：

(1)步骤同上。

(2) )对隧道轮廓进行必要的操作使之闭环，然后进行实体拉伸，生成隧道轮廓，与上面不同的是，不需要再进行网格操作，只需要轮廓实体，如下所示。

图1.3?5 拉伸后的实体轮廓

(3)、(4)、(5)步骤同上，生成的结果如下。

图1.3?6 3DEC中模型

1.4    Rhino+Griddle插件+3DEC7.0可变形块体

(1)、(2)、(3)、(4)步骤同上。

(5) 利用Griddle插件的GVol功能模块，选择“Deformable”，以可变性块体型式导入到3DEC7.0中。此种工况不需要再划分网格，后续计算效率高，有个弊端，就是网格划分之前的操作不能添加了，比如添加DFN等。

图1.4?1 3DEC中可变性块体