RFPA-2D动力学版说明书

RFPA-2DRealistic Failure Process Analysis用户手册Users Guide大连力软科技有限公司Dalian Mechsoft Co., Ltd.RFPA-2D用户手册总览欢迎您使用RFPA-2D系列软件！本手册将一步步指导你学习和使用RFPA-2D。对于使用RFPA-2D软件系统来说，假设您是一个新手，对RFPA以及类似的材料破坏与失稳的分析软件您只是有很少经验，或者完全没有经验。我们在本手册中提供的信息主要是面向RFPA-2D的正式用户，对所有用户来说这些信息大多数都是有用的。本手册方便用户根据需求进行学习参考。本手册提供了使用RFPA-2D的基本操作和经验，但对于计算和程序的内部执行则不作详细解释。即使您对Windows环境还是一个初学者，也不用担心对RFPA-2D的正确使用，因为RFPA-2D具有强大的可视化界面和联机帮助。建议您在使用RFPA的同时放一本有关Windows2000/NT/XP使用的书籍供查阅，这种“即查即用”的学习方法能使您达到事半功倍的效果。本手册将RFPA的基本理论概念、使用方法、实际问题的数值计算及系统技术支持结合在一起。它设计成从头到尾学习，但用户可以根据自己的实际情况，仅参考感兴趣的部分而跳过其它部分或通过联机获得帮助。在学习的过程中，如果有什么疑问，可直接咨询大连力软科技有限公司的技术人员，发送问题至 RFPA ，我们将竭诚为您服务！另外，您也可登陆大连力软在线 以获取RFPA系列软件最新的信息。您也可以登陆“力软技术交流论坛”目录第一章RFPA2D理论概述51.1 RFPA2D基本概述51.2 RFPA2D方法要点51.3 RFPA2D研究的问题6第二章RFPA2D软件的特点概述72.1 RFPA软件概述72.2 RFPA软件基本原理7第三章安装指南133.1 系统要求133.2 RFPA的安装13第四章RFPA2D基本版简介144.1 RFPA2D的开发背景144.2 RFPA2D软件系统的新特点144.3 如何获得帮助154.4 如何购买15第五章RFPA2D菜单155.1 “文件”菜单155.2 编辑菜单165.3 “视图”菜单165.4 模型（M）165.5 求解（S）175.6 后处理分析175.7 “窗口”菜单命令185.8 “帮助”菜单命令18第六章RFPA2D状态栏19第七章RFPA2D工具栏197.1 计算工具栏197.2 模型控制工具栏207.3 标准工具栏227.4 图形显示工具栏24第八章RFPA2D功能介绍268.1 创建网格268.2 创建材料288.3 创建计算模型318.4 填充材料348.5 模型的求解计算368.6 查看后处理场图388.7 查看后处理曲线398.8 模型的平移缩放408.9 幻灯放映438.10 设置变形放大系数448.11 开挖功能458.12 重置模型488.13 查看多单元信息498.14 查看多单元的物理力学特性508.15 修改材料属性518.16 使用工程材料库548.17 创建载荷和施加载荷568.18 查看载荷698.19 修改载荷70第九章RFPA2D操作流程719.1 启动RFPA719.2 新建工程729.3 建立网格749.4 创建材料769.5 创建模型789.6 施加载荷799.7 计算类型81第十章RFPA2D常见问题8310.1软件安装问题与解答8310.1.1.关于RFPA注册8310.1.2关于RFPA软件加密狗8310.1.3不能加载绘图控件服务器8410.1.4模型构建完成后，提示无法计算8410.2软件操作问题与解答8510.2.1 RFPA2D-Basic操作问题与解答8510.2.2RFPA2D-Strata操作问题与解答8610.2.3 RFPA2D-Flow操作问题与解答8610.2.4 RFPA2D-Thermal操作问题与解答8711.2.5 RFPA2D-SRM操作问题与解答8710.2.6 RFPA2D-Centrifugal操作问题与解答8810.3软件高级运用及解答88第一章RFPA2D理论概述1.1 RFPA2D基本概述岩石（岩体）是地质、采矿、石油、水利等部门经常涉及的最基本的天然材料。天然的岩体是非连续、非均质、非弹性、各向异性的介质。它具有时效性、记忆性和对环境的依赖性。尽管经典力学推衍了诸多的理论公式，但面对复杂的工程岩体材料仍显得无能为力。在许多实际工程当中，依据理想化的模式计算出的诸如岩体变形、破坏和强度等与实际相差甚远。煤矿岩爆、瓦斯突出、采场顶板垮落、水坝开裂、岩土边坡失稳、地震等众多灾害性事故的发生，不仅给国家和人民财产造成了巨大损失，同时也表明，人类目前尚缺乏对岩石（岩体）材料的不规则性、复杂性和物理力学非线性本质的认识和解决这些问题的方法，致使许多岩石力学问题无法定量或定性地予以解释和分析。岩石力学问题，广义讲包括岩石破坏问题。岩石之所以产生非线性变形，就是因为岩石在受载过程中其内部不断产生微细破裂。这种微细破裂的不断发展便导致最终的宏观破裂。通常的有限元方法尽管可以模拟岩石的非线性变形，但只是在宏观行为上的一种“形似”，而没有模拟出岩石在变形过程中的微破裂进程，因而不能做到“神似”。为了解决岩石破裂过程的分析，采用有限差分法、有限单元法、边界元法、半解析元法、离散元法等数值模拟方法在全面解决复杂的岩土工程问题，例如岩土材料的非线性问题、岩体中节理、裂隙等不连续面对分析计算的影响、分步开挖与充填施工作业对围岩稳定性的影响等方面都不同程度的存在缺陷。1995年，软件系统创始人唐春安教授针对这些问题提出了基于有限元基本理论，充分考虑岩石破裂过程中伴随的非线性、非均匀性和各向异性等特点的新的数值模拟方法“RFPA（Realistic Failure Process Analysis）方法”， 即真实破坏过程分析方法。1.2 RFPA2D-Dynamic方法要点 1、将材料的非质性参数引入到计算单元，宏观破坏是单元破坏的积累过程。 2、认为单元性质是线弹-脆性或脆-塑性的，单元的弹模和强度等其他参数服从某种分布，如正态分布、韦伯分布、均匀分布等。 3、认为当单元应力达到破坏的准则发生破坏，并对破坏单元进行刚度退化处理，故可以以连续介质力学方法处理物理非连续介质问题。4、 认为岩石的损伤量、声发射同破坏单元数成正比。RFPA数值模拟方法同时还认为：1、将材料的不均匀性 当单元变形使应力达到一定强度值时即作破坏处理（即假定单元性质近似为弹脆性的，但由于考虑了材料的非均匀性，材料的宏观性质则可能是具有软化或弱化关系的非线性性质）。2、破坏单元不具备抗拉能力，但具备一定的抗挤压能力。3、材料的非均匀性可以通过单元力学参数分布的非均匀性来表达。4、破坏单元的力学特性变化是不可逆的。5、基元相变前后均为线弹性体。1.3 RFPA2D-Dynamic的基本原理RFPA2D-Dynamics是作者在RFPA静态版本基础上开发了岩石破裂过程分析RFPA的动态分析程序。该程序可以以一个应力波或初始速度作为输入，按照时间步长进行逐步分析。在每个时间步，必须要考虑质量和加速度对于力学平衡的影响，用弹性动力有限元程序进行应力分析，用最大拉应力准则和摩尔库仑准则判断单元是否损伤（这里可以引入应变率对于单元强度的影响）。对于损伤的单元，采用与静态分析时类似的本构关系进行单元的破坏处理，有关RFPA2D-Dynamics动态分析部分更为详细的描述，感兴趣的读者可以参考RFPA相关论文，这里不再赘述。1.3 RFPA2D-Dynamic研究的问题1、均匀及非均匀材料中的应力波传播规律2、引力波诱发的材料的变形与破裂过程3、岩石、混凝土等材料的动态变形、破坏以及的声发射规律4、冲击载荷作用下的岩石及混凝土结构的破裂过程5、动-静组合加载下岩石及混凝土结构的变形与破裂过程第二章RFPA2D软件的特点概述2.1 RFPA软件概述真实破裂过程分析（Realistic Failure Process Analysis）简称：RFPA，RFPA软件是基于RFPA方法（即真实破裂过程分析方法）研发的一个能够模拟材料渐进破坏的数值试验工具。其计算方法基于有限元理论和统计损伤理论，该方法考虑了材料性质的非均性、缺陷分布的随机性，并把这种材料性质的统计分布假设结合到数值计算方法（有限元法）中，对满足给定强度准则的单元进行破坏处理，从而使得非均匀性材料破坏过程的数值模拟得以实现。因RFPA软件独特的计算分析方法，使其能解决岩土工程中多数模拟软件无法解决的问题。2.2 RFPA软件基本原理1）基于弹性损伤理论RFPA是一个以弹性力学为应力分析工具、以弹性损伤理论及其修正后的Coulomb破坏准则为介质变形和破坏分析模块的真实破裂过程分析系统。其基本思路是：材料介质模型离散化成由细观基元组成的数值模型，材料介质在细观上是各向同性的弹-脆性或脆-塑性介质；假定离散化后的细观基元的力学性质服从某种统计分布规律（如weibull分布），由此建立细观与宏观介质力学性能的联系；按弹性力学中的基元线弹性应力、应变求解方法，分析模型的应力、应变状态。RFPA利用线弹性有限元方法作为应力求解器；引入适当的基元破坏准则（相变准则）和损伤规律，基元的相变临界点用修正的Coulomb准则；基元的力学性质随演化的发展是不可逆的；基元相变前后均为线弹性体；材料介质的裂纹扩展是一个准静态过程，忽略因快速扩展引起的惯性力的影响。2）网格划分RFPA选取等面积四节点的四边形单元剖分计算对象。为了使问题的解答足够精确，RFPA方法要求模型中的单元足够小（相对于宏观介质），以能足够精确的地反映介质的非均匀性。但它又必需足够大（包含一定数量的矿物和胶结物颗粒，以及微裂隙、孔洞等细小缺陷），因为作为子系统的单元实际上仍是一个自由度很大的系统，它具有远大于微观尺度的细观尺度。这以要求正是为了保证使剖分后的单元性质尽量接近基元性质。尽管这样会增加计算量，但是问题的处理变得简单，而且随着计算机技术的高速发展，计算机瓶颈的影响将会逐渐消除。由于模型中的基元数量足够多，宏观的力学行为，本质上是介质大量基元力学行为的集体效应。但是每个基元的个体行为对宏观性能的影响却是有限的。正如夏蒙棼（1995）所指出的：“对单个个体的力学性能作详尽无遗的描述不仅不可能，而且也不必要，只需给出一个详略得当的描述即可”。RFPA系统正是基于这种原则对基元的力学行为进行描述的。3）基元赋值RFPA方法中假定离散化后的细观基元的力学性质服从某种统计分布规律（如Weibull分布），由此建立细观与宏观介质力学性能的联系。如我们引入Weibull统计分布函数来描述，即： （2-1）式中：材料（岩石）介质基元体力学性质参数（弹模、强度、泊松比、自重等）；基元体力学性质参数的平均值；m分布函数的性质参数，其物理意义反映了材料（岩石）介质的均匀性，定义为材料（岩石）介质的均匀性系数，反映材料的均匀程度；是材料（岩石）基元体力学性质的统计分布密度。式（2-1）反映了某中材料（岩石）细观力学性质非均匀性分布情况。随着均质度系数m的增加，基元体力学性质集中于一个狭窄的范围之内，表明材料（岩石）介质的性质较均匀；而当均匀性系数m值减小时，则基元体的力学性质分布范围变宽，表明介质的性质趋于非均匀。图2-1给出了不同均匀性系数材料（岩石）介质的弹性模量或强度的分布图（代表弹性模量或强度等力学性质参数）。图2-1 具有不同均匀性系数材料基元体力学性质分布形式以弹性模量为例介绍RFPA中模型基元体力学性质参数的赋值：设模型中所有基元的弹性模量平均值为，代表了具有某弹性模量E基元的分布值，基于式（2-1）弹性模量Weibull分布函数的积分为： （2-2）其中，为具有弹性模量E的基元的统计数量。由式（2-2）统计分布构成的基元组成一个样本空间，在均值不变的情况下，由于m值的差别，积分空间分布不一样。这些基元构成的材料介质的细观平均性质可能大体一致（相同），但是由于细观结构的无序性，使得基元的空间排列方式有显著的不同。这种细观上的无序性正好体现了岩石类介质独特的离散性特征。（a） (a)（b） (b)（c） (c)图2-2 不同均质度介质弹性模量空间分布形式与对应的分布图（a）m=2；（b）m=5；（c）m=10图2-2是三种不同均质度介质RFPA的随机赋值的弹性模量的分布形式。图中基元的灰度代表了弹性模量值的大小，灰度越高，弹性模量值越高，反之，则越低。由于均质度系数越低，图2-2（a）中的基元弹性模量值相差很大，表现出很强的离散性；由于均质度系数越高，图2-2（c）中基元之间弹性模量值差别小，整体上灰度趋于一致。图2-2（a）（c）反映了某种介质弹性模量非均匀性分布情况。其中横坐标表示弹性模量单位，纵坐标表示分布所占的单元数。随着均匀性系数m的增加，基元体的弹性模量将集中于一个狭窄的范围之内，表明弹性模量分布较均匀；而当均匀性系数m值减小时，则基元体的弹性模量分布范围变宽，表明弹性模量分布趋于均匀。4）应力计算在RFPA系统中，整个分析对象被离散成若干具有不同物理力学性质的基元，为了求解各个基元的应力、应变状态，各基元之间需要满足力的平衡、变形协调和一定的应力、应变关系（物理方程）。在众多有关应力、应变的数值计算方法中，有限元是最理想的一种数值计算方法之一。它是将一个连续的介质离散成由诸多有限大小的单元组成的结构物体，然后通过力的平衡方程、几何方程、物理方程求解各个离散体的力学状态。因此，在RFPA系统中利用有限元作为应力分析求解器。当然也可以选用其它的数值计算方法作为应力分析求解器。应力分析求解器相当于一个应力计算器，它完成外载荷作用下对象内部各基元的应力、应变状态的计算工作。5）相变分析在RFPA系统中，通过应力求解器完成各个基元的应力、应变计算后，程序便转入相变分析。相变分析是根据相变准则来检查各个基元是否有相变，并依据相变的类型对相变基元采用刚度特性弱化（如裂缝或分离）或刚度重建（如压密或接触）的办法进行处理。最后形成新的、用于迭代计算的整体介质各基元的物理力学参数。在RFPA系统中，应力计算和相变分析相互独立，应力求解器仅完成应力、应变计算，不参与相变分析。6）RFPA程序流程图RFPA程序工作流程主要由以下三部分完成：实体建模和网格划分。用户选择基元类型（实体、支护或空洞），定义介质的力学性质，进行实体建模和网格剖分；应力计算。应力、应变分析，依据用户输入的边界条件和加载控制参数，以及输入的基元性质数据，形成刚度矩阵，求解并输出有限元计算结果（应力、节点位移）；基元相变分析。根据相变准则对应力求解器产生的结果进行相变判断，然后对相变基元进行弱化或重建处理，最后形成迭代计算刚度矩阵所需的数据文件；整个工作流程可见图2-3，对于每个给定的位移增量，首先进行应力计算，然后根据相变准则来检查模型中是否有相变基元，如果没有，继续加载增加一个位移分量，进行下一步应力计算。如果有相变基元，则根据基元的应力状态进行刚度弱化处理，然后重新进行当前步的应力计算，直至没有新的相变基元出现。重复上面的过程，直至达到所施加的载荷、变形或整个介质产生宏观破裂。在RFPA系统执行过程中，对每一步应力、应变计算采用全量加载，计算步之间是相互独立的。开始实体建模和网格划分，用统计分布函数，赋每个基元的刚度、相变值等施加载荷产生一个新的边界位移或载荷形成新的刚度矩阵计算基元节点力和位移根据相变准则判断是否有基元相变将相变基元进行弱化处理加载是否需要结束结束线弹性有限元求解器应力分析相变分析否否是是图2-3 RFPA程序流程图第三章RFPA2D-Dynamic安装指南欢迎使用由大连力软科技有限公司（Mechsoft）推出的真实破坏过程分析数值计算软件RFPA2D-Dynamics软件系统 for Windows2000/NT/XP/Windows7。3.1 系统要求 为能确保您的软件成功安装及顺利完成您的计算问题，并把您的成果更好的展现出来，您应拥有至少下列配置的机器。硬件 CPU: Pentium或以上配置的各种原装、兼容机 至少512MBRAM 5GB可用磁盘空间 256彩色或24位真彩监视器，最好显示卡有64M以上显存 CD-ROM 彩色打印机（可选）软件 Microsoft Windows2000/NT/XP/Windows73.2 RFPA2D的安装在进行软件安装之前，为了安全起见请将RFPA2D-Dynamic软件系统的安装盘在您的机器上备份一套。（1）确信您的机器上已安装了Windows2000/NT/XP/Windows7。（2）将安装光盘放入光驱，在Windows2000/NT/XP/Windows7下的Windows Explorer文件管理器里用鼠标双击光盘中的Setup.exe文件或者在Start菜单里弹出Run窗口敲入 G: Setup.exe（假设用户的光驱为G盘），然后选择OK即可；也可在控制面板利用“删除/添加程序”控件按照提示安装。只要按提示执行，将依次弹出选择目录、安装方式等对话框，按照您自己的要求选择执行方式。至安装过程结束将最终在您机器的运行环境中产生一个RFPA2D程序组，并将安装到用户机器的开始菜单上去。建议立即重新启动机器，以便系统注册成功！现在您已按安装程序的提示成功的在您的机器上安装完RFPA2D -Dynamic软件系统，在安装过程中建议最好按缺省安装，这样有利于您的机器系统管理和RFPA2D -Dynamic的正常运行。当您完成安装后，确信将您的软件光盘放在安全的地方。注意：为获得更详细的安装知识，您也可阅读安装盘提供的README.TXT文件。在使用RFPA2D-Dynamic软件系统和参阅本章之前，直接从光盘阅读。如果还没有，最好阅读第本章，然后正确安装您的软件。第四章RFPA2D-Dynamic简介4.1 RFPA2D的开发背景二维真实破裂过程分析系统（V2.0）是由大连力软科技有限公司推出的一款全新的针对二维模型的力学分析软件，新版本的RFPA2D-Dynamic从软件的整体结构以及软件的操作上都有了较大的改进，全新的UI界面使用户操作更加方便简洁。4.2 RFPA2D-Dynamic软件系统的新特点（1）界面方面全新的软件设计思想，软件功能和软件框架分离；提供多种炫酷皮肤可供用户选择，用户可以自由选择皮肤样式；新增彩色及多种单色显示，方便用户更好的观看计算结果；新增材料库功能，用户可以将常用的材料保存到材料库，为以后使用提供方便。（2）建模方面用户建模时可以将已填充的材料进行修改；模型设计图及生成的后处理场图可以进行缩放显示；新增任意加载、边界加载、空洞(矩形/圆形)内部加载方式，方便用户建模；新增自定义加载方式，用户可根据实际需要自由建模。（3）计算方面采用多核并发计算，充分利用计算机资源，提升计算速度；根据材料破坏理论，采用全新加速计算方法，大幅提升计算速度。4.3 如何获得帮助在使用RFPA系列软件遇到问题时候，可通过以下方式取得帮助：电话求助 Tel: 0411-87315655Email求助 rfpaQQ群求助 RFPA技术交流群1：11971175 RFPA技术交流群2：541517874.4 如何购买如果您需要购买RFPA系列软件，可以联系大连力软科技有限公司咨询购买事项。联系方式：大连力软科技有限公司地址：辽宁省大连市开发区双D高科大厦425 邮编：116600Tel: 0411-87315655Fax: 0411-87315655网址：第五章RFPA2D-Dynamic菜单5.1 【文件（F）】菜单文件菜单命令可以使我们对设计工程实际问题并且计算过程中所涉及的各种各样的源文件进行管理。文件菜单包括了以下命令：新建、打开、关闭、保存、另存为、打印、打印预览、打印设置、退出。这些命令功能作用详细说明如下：【新建】 用这一命令在系统内创建一个新的RFPA工程文档，通过新建文件对话框创建用户希望的工程文件的类型，在RFPA2D-Dynamics软件系统内用户仅仅能创建*.rf2类型【打开】 用这一命令在系统内打开一工程文件，在窗口菜单里可以看见打开的多个文件的名字，用户也可以从文件菜单里快捷打开最近保存的工程文件。【关闭】 用这一命令在系统内关闭所有的窗口，包括当前活动的RFPA2D-Dynamics软件系统工作平台，RFPA2D-Dynamics软件系统在执行关闭命令时，建议用户保存已改变的工程文件，如果在关闭工程时没有保存，则用户对当前文件的所有改变将无效。在关闭没有命名的工程文件时，程序将显示提示对话框，建议用户保存工程文件。【保存】 使用相同的文件名保存打开的RFPA工程【另存为】 用另给文件名或置于另一位置的办法来保存活动工程文档的副本。在执行保存命令时程序弹出为另存为对话框。【打印】 用这一命令在系统内打印用户创建的工程文档。执行此命令后将按系统缺省打印当前窗口的所有内容，打印出的最后格式为系统所设定格式。要更改设置请参看打印设置命令。【打印预览】 用这一命令在系统内使屏幕显示与打印结果完全一致。 在“显示比例”对话框中（“视图”菜单上），如果把显示比例设置成 100%，则显示效果最接近打印结果。可以对显示的大小和范围进行调整。【打印设置】 用这一命令在系统内设置用户的打印类型。 执行此命令后将弹出打印设置框，包括设置用户连接的打印机、打印纸的类型、打印质量、打印内容、打印范围等，改变设置，然后按确定键即可。【发送】 通过电子邮件发送活动文档【退出】 用这一命令结束RFPA2D-Dynamics软件系统系统的所有工作，用户也可以在文件菜单中选择关闭命令以便保存文件。5.2 【编辑（E）】菜单编辑菜单主要是在前处理建立模型时候，对线、矩形、多边形、圆等图形的操作。包括如下命令：撤销、恢复、剪切、复制、粘贴、删除等，这些命令功能作用详细说明如下：【撤销】 反转上一个编辑操作【恢复】 恢复上一个操作【剪切】 从文档中删除数据，并将其移动到剪切板【复制】 将数据从文档复制到剪切板【粘贴】 将数据从剪贴板粘贴到文档中【删除】 删除模型上选中的图形（线、矩形、圆等）。【重新绘制】使用鼠标在模型上描画图形，然后点击该按钮，可以用鼠标描画同类型的图形。【填充材料】使用鼠标在模型上选择图形，图形呈选中状态，点击该按钮，弹出选择材料对话框，可以从中选择材料填充图形。【开挖工具】选择改菜单中连续开挖菜单，可以进行开外功能的设置。【取消选择】使用鼠标在模型上选择图形，图形呈选中状态，点击该按钮，图形呈非选中状态。视图菜单可以对RFPA2D-Dynamics软件系统的窗口显示进行管理，包括如下命令：工具栏和停靠窗口、状态条、加载标识、应用程序外观。这些命令功能作用详细说明如下：5.3 【视图（V）】菜单工具栏和停靠窗口 此命令主要是方便菜单中主要命令的使用而设置，一般Windows的应用程序都有快捷工具。当选中菜单的工具栏命令时程序将弹出一个可供选择的采单条，如左图所示。关于各工具条和停靠窗口的功能将在后面的章节中一一介绍。在此只将工具条及停靠窗口列出，以便对照：标准工具条缩放工具条后处理分析工具条计算求解工具条工具栏 显示或隐藏工具栏状态栏 显示或隐藏状态栏5.4 【模型（M）】菜单 模型菜单可以对构造的模型进行显示设置、平移、缩放、查看模型参数分布曲线等操作，包括如下命令：模型显示设置、平移、全屏显示等。这些命令功能作用详细说明如下：【模型显示设置】 模型显示设置菜单主要是设置构造的模型的显示 。当选中模型显示设置菜单时程序将弹出一个可供选择的菜单条，如左图所示。这个菜单条的命令功能作用详细说明如下：【模型空间布局】 设置构造的模型的坐标原点。【设置辅助网格】 设置辅助网格的网格间距。【显示坐标轴】 显示或隐藏坐标轴。【显示辅助网格】 显示或隐藏辅助网格。【显示单元网格】 显示或隐藏模型单元的网格线。【显示单元】 显示或隐藏模型的单元。【按模型参数类型显示】 按模型参数类型显示主要是设置构造的模型的显示方式。当选中按模型参数类型显示菜单时程序将弹出一个可供选择的菜单条，如左图所示。这个菜单条的命令功能作用详细说明如下：【弹性模量】 按弹性模量显示构造的模型。【抗压强度】 按抗压强度显示构造的模型。【泊松比系数】按泊松比系数显示构造的模型。【密度】 按密度显示构造的模型。5.5 【求解（S）】菜单在构造好用户所需模拟的构件后，就可以进行模拟的计算，本系统的计算采用后台计算，前台自动转入后处理显示窗口。此菜单包含单步运行、连续计算、暂停运行、终止计算。这些命令功能作用详细说明如下：【单步运行】 每执行一次命令则运算一步。【连续运行】 连续运行，直至预置的加载步全部计算完。【暂停运行】 当前步或当前步中步计算完成后暂停运行。【终止运行】 在计算过程中强行终止计算程序运行，此时系统并未退出。 5.6 【后处理分析（P）】菜单 后处理分析菜单所涉及的命令为系统的主要部分，它将前面的计算结果用可视化的方式动态的显示给用户，是用户对照分析，统计数据，发现破坏规律的工具，也为撰写论文提供了技术支持。其命令包括场分析、曲线分析、单元信息、幻灯播放、颜色变换等。【场分析】执行应力场命令即显示通过计算后模拟模型每一步的剪切应力、最大主应力、最小主应力、X向应力场、Y向应力场、弹性模量等变化图，每幅图都是根据变形位置绘制的。应力是指由于外部作用引起的物体内部相邻质点间的相互作用力，其大小用MPa度量。 在本系统中成功的用较直观的方式再现了复杂物体的破坏过程中的剪切应力、最大主应力、最小主应力、X向应力场、Y向应力场、弹性模量等变化图这是本系统区别其它模拟软件的特点之一。【应力场】【最大剪应力】 显示计算后模拟模型每一时间步的剪切应力图。【最大主应力】 显示计算后模拟模型每一时间步的最大主应力图。【最小主应力】 显示计算后模拟模型每一时间步的最小主应力图。【X向应力场】 显示计算后模拟模型每一时间步的X向应力图。【Y向应力场】 显示计算后模拟模型每一时间步的Y向应力图。【弹性模量】 执行弹模图命令即显示模拟模型每一步的弹模图。即在变形网格内充填的颜色代表弹模的性质。弹模是度量物体在弹性范围内受力时变形能力的一个重要特征量。【渗流孔隙水压力场图】 显示计算后模拟模型每一时间步的渗流孔隙水压力场图（渗流版）。【渗流流量矢量图】 显示计算后模拟模型每一时间步的渗流流量矢量图（渗流版）。【X方向流速云图】 显示计算后模拟模型每一时间步的X方向流速云图（渗流版）。【Y方向流速云图】 显示计算后模拟模型每一时间步的Y方向流速云图（渗流版）。【强度图】 显示计算后模拟模型每一时间步的强度图。【应力矢量图】 显示计算后模拟模型每一时间步的应力矢量图。【位移场】【位移矢量场】 显示计算后模拟模型每一时间步的位移矢量场图。【X向位移矢量场】 显示计算后模拟模型每一时间步的X向位移矢量场图。【Y向位移矢量场】 显示计算后模拟模型每一时间步的Y向位移矢量场图。【声发射图】 执行声发射图命令即显示模拟模型每一步的声发射图，图中声发射圆是根据声发射的能量所作，白色圆代表当前步剪切破坏引起的声发射情况、红色圆代表当前步拉伸破坏引起的声发射，黑色圆代表所有步的累积声发射（所有圆的颜色用户可以自定义）。【曲线分析】【位移/应变-加载步曲线】 显示求模拟试件在载荷作用下变形和破坏全过程的变形曲线。【应力/力-加载步曲线】 显示载荷与加载步曲线（载荷与位移曲线）也就是显示求模拟试件在载荷作用下变形和破坏全过程的载荷与变形曲线，在研究岩石材料破坏问题中，获得其全过程载荷与变形曲线是非常重要的。【声发射-加载步曲线】 为用户提供了分析材料破坏过程伴随的声发射的情况。材料受机械荷载时，其内部会发射出一系列断续的短脉冲群的声现象。如受力岩体内部由于颗粒间的相对位移，产生微小裂隙，原有裂隙发展以及残余应力释放，都会产生声波，使变形能转化为弹性振动，即发出声响，这种现象称为声发射。系统模拟完后自动作出声发射直方曲线图对岩石的破坏过程分析，可作为预报岩石破坏的有效手段。【等值线】 显示模型中应力情况，量值的大小以明暗程度表示，并可以应力分布的梯度场。当计算完后，如果用户想对多个单元的信息进行分析研究，就需要执行多单元信息，它可以显示用户需要查看的单元的应力、位移在每一步或步中步的变化情况，还可以用幻灯的形式对曲线变化情况播放。用鼠标指定用户想了解的多个单元，也可以使用坐标指定。其中渗流多单元信息及温度多单元信息分别对应渗流版及温度版。【单元信息】【幻灯放映】 动态的显示整个材料的加载过程的应力、应变、弹模、声发射等变化。播放的时间间隔和播放的图形都是可选的，选择命令在系统自定义的其它页面选项中。此功能主要用于计算结果进行幻灯演示。【颜色变换】 设置原始模型及后处理场图的颜色，可以设置单色及默认彩色。 自定义设置主要是定义在模型计算完后需要显示步的方式和项目；计算完后形成显示图的类型和尺寸如：应力图、弹模图、声发射图；声发射图的放大系数、颜色对比等的设置；其它参数如播放时间间隔、精度控制等；高级参数设置包括空洞和破坏后的弹模、强度、泊松比、自重、灰度系数、分离系数等。这些参数既可在计算运行命令之前执行也可在计算完之后执行。5.7 【自定义设置（C）】菜单【输出类型设定】 用户可以指定系统显示的图形类别、矢量场间隔、位移及应力放大系数的设置。【显示步数设定】 定义重画那些用户感兴趣的步、设置重画步的间隔。用户也可直接在对话框里输入自己需要的步。这只是影响显示，和计算过程无关。【声发射图设置】 用户可以指定了声发射图的显示颜色以及颜色显示的标准。在声发射图设置里分两个方面：一是声发射圆的大小设置，二是声发射图的颜色设置，用户可以根据自己的爱好在背景、抗拉、抗压等选项上用鼠标双点两下即可弹出颜色对话框，对颜色进行调整。其中缺省：按缺省放大系数方式显示声发射圆的大小；特殊按钮：在缺省放大系数基础上再乘以用户指定的倍乘数放大、缩小显示声发射圆的大小；正常：按实际计算值显示【高级设置】 用户可以对破坏后和空洞的强度、弹模、泊松比、自重等进行调整。另外通过灰度系数我们可以对破坏图的应力分布的亮度进行调整；分离系数主要是为了处理破坏后单元的显示状态。当破坏单元的变形（受拉）达到分离系数指定的变形量时，认为单元已彻底分离，故不再显示此单元。其赋值在1100之间。如，当我们设置为5时，表示当破坏单元的最大变形超过5倍单元原始尺寸时，不再显示此单元。灰度系数是通过去掉高亮度单元来调整总体的亮度范围，其设置值在01（此数为百分比数，即高亮度单元与总单元数的比值）之间，其意义为：假设模型为10000个单元，灰度系数设为0.001，则表示在显示图时去掉10个最亮的单元亮度级别。大位移量是在处理自重问题时，当破坏的单元往下落的位移超过设置值时，则认为它与母体单元分离。其值一般应低于Y方向的单元数。【其他参数设定】 放大系数；精度控制；幻灯播放时间控制主要是设置连续显示图片的时间间隔。其中变形放大系数：对破坏模型的尺寸在显示时做放大处理，如有时计算完后发现模型没有变化，则可能是放大系数设置太小；反之，当计算后显示的图形出现全黑时，则有可能是因为放大系数设置过大的缘故。计算精度控制：表示控制计算精度，如，假设设置为0.0001，则表示当破坏单元达到总单元数的万分之一时，系统不再作当前步的循环计算。5.8 【窗口（W）】菜单窗口菜单提供以下命令，这些命令使您可以在应用程序窗口中排列多个文档的多个视图：【新建窗口】 创建查看同一文档的新窗口。【1 模型设计】 显示当前构造的计算模型的窗口。【2 最大剪应力】 显示当前计算模型的最大剪应力。【窗口（W）】 点击该菜单，弹出包含所有当前打开窗口列表的对话框，选中某一窗口，可以对该窗口进行激活、关闭、保存操作。5.9 【帮助（H）】菜单帮助菜单提供了如下命令，这些命令可帮助您使用此应用程序:帮助主题 提供主题索引，通过该索引可以获得帮助关于 显示此应用程序的版本号第六章RFPA2D-Dynamic状态栏状态栏显示在 RFPA2D窗口的底部。若要显示或隐藏状态栏，请使用 “视图”菜单中的“状态栏”命令。当您使用箭头键在各菜单中导航时，状态栏的左侧区域会对菜单项的操作进行描述。当您按下工具栏按钮但没有释放它们之前，此区域同样会显示描述该按钮操作的信息。 如果查看了工具栏按钮命令的说明后不想执行该命令，则将鼠标指针从该工具栏按钮上移开，然后再释放鼠标按钮。状态栏右侧的区域指示下列哪些键已锁定：指示符 说明CAP Caps Lock 键处于锁定状态。NUM Num Lock 键处于锁定状态。SCRL Scroll Lock 键处于锁定状态。第七章RFPA2D-Dynamic工具栏工具栏沿应用程序窗口的顶部显示，位于菜单栏的下面。工具栏提供了对 RFPA2D 中使用的许多工具的快速鼠标访问。若要隐藏或显示工具栏，请单击“视图”菜单中的“工具栏”。7.1 计算工具栏按钮：快捷键：功能：单步运行操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：连续运行操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：暂停运行操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：停止运行操作方法：鼠标单击7.2 模型控制工具栏按钮：快捷键：功能：平移模型操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：鼠标拖拽放大模型，以鼠标线性拖拽的方式放大模型。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：矩形框选放大模型，在鼠标框选的范围内放大模型。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：模型合适大小，以适合窗口大小的方式显示模型。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：原始模型，以原始坐标显示模型。操作方法：鼠标单击按钮： 快捷键：功能：全屏显示。（按ESC 退出全屏显示）操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：求解控制信息设置。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：结构化网格创建。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：被选中模型平移。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：通过拉线查看多单元信息，包含单元的应力，主应力，位移等信息。操作方法：计算完成后，进入【模型设计】窗口，单击此按钮，在窗口模型上按下鼠标左键，移动鼠标，选择要查看的单元，再次按下鼠标左键。弹出图1所示对话框，选择要查看的步，【确定】后，单元信息对话框显示如图2.（图1）（图2）7.3 标准工具栏按钮：快捷键：功能：新建工程操作方法：鼠标单击按钮： 快捷键：功能：打开已有的工程操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：保存工程操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：剪切选择的模型操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：粘贴模型操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：打印窗口视图操作方法：鼠标单击按钮： 快捷键：功能：关于RFPA操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：帮助操作操作方法：鼠标单击7.4 图形显示工具栏按钮：快捷键：功能：显示计算后模型的最大剪应力场图。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：显示计算后模型的最大主应力场图。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：显示计算后模型的最小主应力场图。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：显示计算后模型的X方向应力场图。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：显示计算后模型的Y方向应力场图。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：显示计算后模型的位移矢量场图。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：显示计算后模型的弹性模量图。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：显示计算后模型的声发射场图。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：显示计算后模型的X方向应力场图。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：显示计算后模型的Y方向应力场图。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：显示计算后模型的应力加载步曲线图。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：显示计算后模型的位移加载步曲线图。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：显示计算后模型的破坏加载步曲线图。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：幻灯放映操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：通过修改最大最小值来调整各场图的颜色显示。操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：等值线图操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：连续开挖设置操作方法：鼠标单击 按钮：快捷键：功能：场图颜色设置（包含灰度图，蓝色图，粉色图，黄色图，绿色图，红色图）操作方法：鼠标单击按钮：快捷键：功能：加载标志的显示与隐藏操作方法：鼠标单击第八章RFPA2D-Dynamic功能介绍8.1 创建网格RFPA2D网格创建方式:结构化生成网格当创建好一个RFPA工程后，在左侧的树状菜单中我们可以通过设置【预处理器】来确定是用结构化网格划分方法。如下图所示。在此对结构化网格的生成方法进行说明。当选择“结构化生成网格之后”，在左侧的树状菜单下，我们展开【网格】，在下面将会出现“结构化网格生成器”见下图所示（若在预处理器中选择非结构化生成法，则在此显示“非结构化网格生成器”，非结构化网格生成会在后期版本中实现该机能）。鼠标左键单击“结构化网格生成器”，将弹出网格生成对话框，在此我们进行有限元网格的创建和基本初始材料属性的设置。这里说明一下，初始化材料类型有实体材料也有空洞材料，选择空洞材料后，默认创建后的网格单元都是空洞，这样就避免一些建模开挖的操作。当设置完成后，带材料属性的网格创建完毕。（见下图）8.2 创建材料新版本较老版本相比，在材料创建这有了很大的改进，新版本通过用户自己创建材料，系统将创建好的材料添加到材料列表中，以达到用户随时用创建好的材料进行材料填充以及适时查看模型材料属性的目的。下面图示部分就是关于材料相关的命令。我们用鼠标单击“创建材料”，此时材料创建对话框被弹出，如下图：下面我们定义一个实体材料“水泥”。材料名称：水泥材料类型：实体设置完成后点击按钮【创建新材料】，水泥这个实体材料将被添加到系统的材料列表里，通过材料列表右侧的操作，可以对所创建的材料进行编辑，删除，修改材料名称，也可以将此材料保存的工程材料库，这样就不用每次都要创建同样属性的材料了，直接使用就可以了，如系统默认的大理石，就是工程材料库中格的材料。只有实体材料可以保存到工程材料库中。8.3 创建计算模型新版本的RFPA在创建模型上有两种操作方式：鼠标绘制模型；利用命令行精确绘制模型。鼠标绘制用鼠标绘制模型非常的简单，只要用鼠标单击对应的形状，然后在视图中拖拽绘制即可。下面我们绘制一个圆形，如图所示。首先单击右侧树状菜单【形状】-【圆】，鼠标回到【模型设计】窗口，按下鼠标左键，然后拖动鼠标确定绘制圆的大小，然后再次按下鼠标左键，绘制完成。在绘制的过程中状态栏会显示鼠标移动时候的坐标。下一步就是对所绘制的模型进行材料的填充，这一功能将在【如何填充材料】中进行讲解。利用命令行进行绘制采用鼠标绘制的缺点是难以精确的绘制模型尺寸，用命令行可以精确的绘制模型的大小。下面我们调出命令行操作窗口。点击【菜单】-【视图】-【停靠窗口】-【命令行与信息栏】，命令行与信息栏窗口将会调出来，如下图所示。下面我们利用命令行绘制一个圆心坐标为（50,50），半径为20的一个圆。首先仍然是用鼠标单击右侧树状菜单【形状】-【圆】，此时命令行显示“圆的中心点坐标”。在此我们输入50,50回车后，提示用户输入圆的半径这里我们输入20回车后，圆绘制完成注：其他形状的绘制方法都是一样的，大家注意输入坐标的方式数字用英文逗号隔开，例如50,50即可，不要用括号括起来，要不然输入是不对的，就没法绘制了。8.4 填充材料如何填充材料：1. 在模型设计窗口，首先选择左侧树结构中的形状，用鼠标单击对应的形状，然后在视图中拖拽绘制即可。详细可参考【如何创建计算模型】下图是绘制好的矩形框：2.鼠标选中矩形框，使矩形框变为虚线显示。3.单击右键，选择填充材料4.弹出选择材料类型对话框5.选择要填充是实体、空洞还是支护，选择完成后，按下【确定】键。下图是择实体后按下【确定】弹出的实体材料列表对话框。6.从列表中选中要填充的材料后，按下【选定】按键。填充空洞和支护与以上同。8.5 模型的求解计算如何计算创建好计算模型，如下图所示在计算之前设置求解控制信息设置好求解控制信息后，按下【求解】菜单下拉菜单中的【单步运行】或【连续运行】或者工具栏菜单中单步运行钮【】或者连续运行钮【】开始计算。在连续运行过程中，可以按下【求解】菜单下拉菜单中的【暂停运行】或【终止运行】或者工具栏菜单中暂停运行钮【】或者终止运行钮【】来暂停计算或者终止计算。详细参见计算工具栏和“求解”菜单命令。8.6 查看后处理场图后处理场图主要包含，最大剪应力场图，最大主应力场图，最小主应力场图，X方向应力场图，Y方向应力场图，位移矢量场，X方向位移场，Y方向位移场等。 查看后处理场图可以通过菜单【后处理分析】【场分析】下查看，参见后处理分析菜单也可通过图形显示工具栏进行查看，参见【图形显示工具栏】查看指定步场图后处理场图显示后，可通过步数控制工具条进行图形显示控制。总步数计算的总部数步当前计算步步中步当前步计算中进入的当前步中步查看查看指定步的场图第一步显示第一步的场图前一步显示当前显示步的前一步的场图下一步显示当前显示步的下一步的场图最终步显示最终步的场图信息对场图的相关操作新版本对场图的操作都集中放在了右键菜单当中，主要包含平移，缩放，合适大小，复制图形，保存图形等功能。功能说明平移平移整体模型。缩放对模型进行鼠标缩放，鼠标左键向上或向下拖拽实现放大或缩小功能。合适大小此功能是将缩放后的图形恢复到适合窗口的大小，也就是缩放前的状态。复制图形按下此按钮，图形将被复制到剪切板，可以粘贴到word,Excel中。导出图形将场图图片保存到本地PC.8.7 查看后处理曲线后处理曲线图主要包含，应力-加载步曲线，力-加载步曲线，位移-加载步曲线，应变-加载步曲线。查看后处理场图可以通过菜单【后处理分析】【曲线分析】下查看，参见后处理分析菜单 。8.8 模型的平移缩放模型设计窗口的平移缩放等操作平移操作按下【模型】菜单下的【平移】钮或者工具栏【】钮，然后鼠标移动到网格上并下左键，就可以进行网格的平移操作。缩放操作按下【模型】菜单下的【缩放】钮或者工具栏【】钮，然后鼠标移动到网格上并下左键，就可以进行网格的缩放操作。矩形缩放操作按下【模型】菜单下的【矩形缩放】钮或者工具栏【】钮，然后鼠标移动到网格上并下左键划一个矩形，就可以进行网格的矩形缩放操作。合适大小在网格进行缩放后或者显示原始大小时按下【模型】菜单下的【合适大小】钮或者工具栏【】钮，显示合适大小，如下图所示原始大小按下【模型】菜单下的【原始大小】钮或者工具栏【】钮，显示原始大小，如下图所示。全屏显示按下【模型】菜单下的【全屏显示】钮或者工具栏【】钮，显示如下界面下【Esc】键，显示全屏显示前的界面。8.9 幻灯放映如何幻灯放映模型建好后开始计算，计算完成后点击【后处理分析】菜单下拉菜单中得【幻灯放映】菜单，如下图所示或者点击工具栏菜单中的【】钮，如下图所示就可以动态查看各种后处理场图。8.10 设置变形放大系数如何设置变形放大系数按下【自定义设置】菜单栏下拉菜单中的【其他参数设定】菜单，弹出如下界面图中框部分为变形放大系数。8.11 开挖功能