搜索
PFC3D命令说明（COMMONCOMMANDREFERENCE）PFC3D是基于命令驱动模式（COMMAND-DRIVENFORMAT）的软件，各种命令控制着程序的运行，这部分内容将介绍PFC3D软件的内嵌命令。本说明文件译自PFC3D软件2.0版使用手册中的COMMANDREFERENCE部分，并补充了一些手册中没有的命令（如设置粘性阻尼、生成圆柱、螺旋壁面等，这些命令在更高版本的手册中有说明）。命令说明的顺序没有采用原手册中按字母排序的方式，而是根据创建PFC3D模型解决实际物理问题的一般过程，对相关命令加以说明。PFC3D手册中COMMONCOMMANDREFERENCE只对每个命令的格式和基本功能做了简单介绍，本说明文件对每个命令做了更详细的解释，为保持文件的可读性，对命令的详细解释都以附录形式给出。本文件介绍了PFC3D的基本功能，对初学者有较大帮助，但要进行高级应用，还需清楚了解DEM和PFC3D相关功能的基本原理以及软件的结构等。由于只关注使用PFC3D解决颗粒流的问题，涉及颗粒流的命令介绍的比较详细，而用于岩土工程等其他领域的命令，由于关注很少且专业知识缺乏，只是不求甚解。0.关于命令格式的说明：PFC3D中每个命令基本包含3部分：命令名、必需关键词和可选关键词。本说明文件中，命令名和必需关键词写在第一行，尖括号Keyword…表示该命令具有可选关键词，罗列于命令名的下一行次级列；带参数的关键词，参数紧随关键词之后用加粗斜体表示。名字较长的“命令”和“关键词”，PFC3D允许不写出全部字母，只需简写前面的一些字母，最短可简写名（即PFC3D能识别的最短简写“命令”和“关键词”名）用加粗字体表示。例如命令：BALLradrkeyword……hertz…ididxxyyzz说明：命令名为BALL的命令，具有必需关键词rad（参数r）和hertz、id、x、y、z等可选关键词。其中hertz不带参数，最短可简写为hert；id、x、y、z的参数分别为id、x、y、z。另外，PFC3D默认对内嵌命令以及FISH函数中的命令名、关键词、参数等的字母大小写不敏感，也可设置为大小写敏感（使用SETcase_sensitivityon命令），建议使用对字母大小写不敏感模式，可减少错误的产生。1.模型属性命令（MODEL-PROPERTYCOMMANDS）模型属性命令支持数值模型的创建与修改，主要包括表1所示的命令，这些命令可分为模型创建（或删除）和模型修改两大类表1模型属性命令BALLCLUMPDELETEGENERATEJSETWALLFIX—FREEMODELPROPERTY&CHANGE&INITIALIZEBALL生成一个新颗粒；CLUMP生成一个新块体，或修改已有块体的属性；DELETE删除球、壁面、块体或历史（HISTORIES）；GENERATE在特定空间内生成一组颗粒，其大小按指定方式分布；JSET以给某个接触分配一个“接点”ID号的方式生成一组“接点”；WALL生成一个新壁面或修改已有壁面的属性（包括修改物性和外加速度）；FIX为颗粒设置固定速度标记FREE清除颗粒的固定速度标记MODEL在指定“接触”上使用用户自定义接触模型；PROPERTY修改已有颗粒（ball）、接点（joint）、粘结（bond）和接触（contact）的属性。球的属性包括物性、外加力和速度等；使用区域元素（rangeelement）JSET，用户可以修改特定接点附件的颗粒属性；对于“粘结”，接触粘结和平行粘结都可以被创建并修改其属性；对于“接触”，PROPERTY用于修改用户自定接触模型的修改。同义命令：CHANGE、INITIALIZE。1.1模型创建命令：WALLkeyword…WALL命令有两个功能，生成一个新的壁面，或按指定的ID号修改已有壁面的属性参数。WALL不能使用RANGE逻辑，即不能给一个壁面的不同部分赋不同的属性参数。壁面只与球有相互作用，壁面之间没有相互作用，因此壁面可以相互重叠。壁面有两侧，有效侧（activeside）与非有效侧（inactiveside），只有与有效侧接触的球，才与壁面有相互作用。关于有效侧的定义，见附录1。每个壁面都可以设置平移速度与转动速度。使用TheoryandBackground中的1.28公式，可更新构成壁面的每个顶点的位置，从而得到壁面的运动情况。应当注意的是，转动速度的设定还与壁面转动中心有关，默认情况下，转动中心在坐标原点(0.0,0.0,0.0）。两类壁面可以定义：（1）无限大壁面：由关键词origin和normal定义的一个无限大平面；（2）有限壁面：圆柱形或由一组凸面多边形组成，使用关键词face定义。A.无限大壁面（infinitewall）:无限壁面由关键词normal和origin定义，前者定义壁面的单位法向向量，所指向的一侧是壁面的有效侧；后者定义壁面上的任意一点。normalnx,ny,nz无限壁面单位法向向量的分量；originx0,y0,z0无限壁面上任意一点的坐标；B.圆柱壁面（cylinder）:使用关键词typecylinder可以定义圆柱壁面，也可定义圆锥、圆台壁面等回旋壁面。typecylinderkeyword…end1x1,y1,z1回旋面的第一个端点；end2x2,y2,z2回旋面的第二个端点；radiusrl,rurl:端点end1处的回旋半径；ru:端点end2处的回旋半径；typecylinder的几点说明：1)end1,end2至多只能缺省一个，缺省时对应的参数都为0；2)rl和end1对应，ru和end2对应；3)radius值决定了回旋壁面的类型：i.rl=ru，对应圆柱壁面；ii.rl=0.0，对应圆锥壁面；iii.rl≠ru，对应圆台壁面；例如：Walltypecylinderend1000,end2001,radius0.5,0.5,id=1,kn=1e6,ks=1e6,fric=0.2;生产半径为0.5的圆柱面；Walltypecylinderend1000,end2001,radius0.0,0.5,id=1,kn=1e6,ks=1e6,fric=0.2;生产地面半径为0.5的圆锥面；Walltypecylinderend1000,end2001,radius0.2,0.5,id=1,kn=1e6,ks=1e6,fric=0.2;生产上底面半径0.2，下底面半径为0.5的圆台面；C.螺旋壁面（spiral）:使用关键词typespiral可以生产螺旋壁面。typespiralkeyword…end1x1,y1,z1螺旋面的第一个端点；end2x2,y2,z2螺旋面的第二个端点；radinrinrin:螺旋面的内径；radoutroutrout:螺旋面的外径；pitchptpt:螺距。说明：螺纹的个数由end1,end2之间的距离除以pitch得到的整数决定。如ed1-end2=10,pitch=3，则螺纹数等于3个。例如：Walltypespiralend1000,end21000,radius0.5,1.0,pitch=1,id=1,kn=1e6,ks=1e6,fric=0.2;生产10个螺纹的螺旋面；D.凸面多边形壁面（convexpolygons）：使用关键词face可以构造由若干有限平面（face）组成的有限壁面（wall），每个平面（face）必须是由一组按顺序连接的顶点（vertices）组成的多边形（polygon）；有限壁面的有效侧按右手法则确定，详见附录1。facex1,y1,z1x2,y2,z2…xn,yn,znx1,y1,z1x2,y2,z2…xn,yn,zn为平面多边形的顶点坐标，它们的位置顺序代表着顶点的连接顺序，决定了有效侧的位置。使用具有相同ID号的WALL命令，可以在已有壁面上增加若干多边形平面，如下列命令定义了一系列有限壁面：wallid=1face(1,1,1)(1,0,1)(6,0,1)(6,1,1)wallid=2face(6,0,1)(6,0,6)(6,1,6)(6,1,1)wallid=3face(1,0,6)(1,1,6)(6,1,6)(6,0,6)wallid=4face(1,1,1)(1,1,6)(1,0,6)(1,0,1)wallid=5face(2,1,2)(5,1,2)(5,0,2)(2,0,2)wallid=5face(5,0,2)(5,1,2)(5,1,5)(5,0,5)wallid=5face(2,0,5)(5,0,5)(5,1,5)(2,1,5)wallid=5face(2,1,2)(2,0,2)(2,0,5)(2,1,5)wallid=9normal0,1,0origin3.5,0.0,3.5wallid=10normal0,-1,0origin3.5,1.0,3.5通过使用多个具有相同ID号（id=5）的WALL命令，定义了一个由4个平面构成的凸面多边形壁面，如下图所示。图1face定义有限平面警告：PFC3D软件现阶段只能生成有效的凸壁面，即有效侧夹角大于180°的两个连接面（如图1中的id=5壁面）；对于凹形几何结构，不能定义成一个壁面，必须通过连接不同的壁面得到。E.WALL命令的其他关键词：以下关键词用于设置壁面的属性，如刚度系数、摩擦系数、平移速度、旋转速度等。关键词的可以在命令中的任意位置出现。idid指定壁面的ID号，必须是正整数。如果不指定，则将选择比当前最大壁面id号大1的整数。如果指定的id号已经存在，则对应壁面的属性将被修改，如增加1个平面，或修改刚度系数、摩擦系数等。knkn设定或修改壁面法向刚度系数（线性接触模型）；ksks设定或修改壁面切向刚度系数（线性接触模型）；frictionf设定或修改壁面摩擦系数；xx设定转动中心（x坐标）；yy设定转动中心（y坐标）；zz设定转动中心（z坐标）；xspinxs设定绕转动中心的转动速度（x分量）[单位：弧度/秒]；yspinys设定绕转动中心的转动速度（y分量）[单位：弧度/秒]；zspinzs设定绕转动中心的转动速度（z分量）[单位：弧度/秒]；xvelocityxv设定平移速度（x分量）；yvelocityyv设定平移速度（y分量）；zvelocityzv设定平移速度（z分量）；BALLradrkeyword…生成半径为r的单个颗粒，可选择的关键词有：hertz启用Hertz接触模型，若不是用该可选关键词，则模型默认使用线性接触模型idid设置颗粒的ID号。每个颗粒的ID号应为独一的正整数，如果模型内有相同的ID号，则软件会报错。如果用户不设置颗粒ID号，软件将自动指定比当前模型内最大ID号大1的号码。xx球心的x坐标yy球心的y坐标zz球心的z坐标GENERATEkeyword…xxlxuyylyuzzlzuradiusrlruidiliuannulusxcyczcr1r2以下关键词可用于修改该命令的功能：no_shadow禁止在非阴影区内生成颗粒（见附录二）；默认情况下，颗粒会在壁面的有效侧与非有效侧生成。triestmaxPFC3D默认尝试20,000次，以将指定数量的待生成颗粒置于指定空间。该命令将尝试的次数设为tmax次，需注意的是，这个值只对当前Generate命令有效，并不是将模型内所有Generate命令的尝试次数都设为tmax。filterfname使用用户自定义的颗粒生成过滤器（user-definedgenerationfilter）。在生成每个球的每一次尝试中，名为fname的FISH函数被调用，详见说明9和附录4。gauss颗粒半径服从高斯概率分布，而不是默认的均匀概率分布。此时，平均半径为(rl+ru)/2，标准偏差为(ru-rl)/2；其中rl,ru为关键词radius定义的参数。hertz新生颗粒使用Hertz接触模型。若无该关键词，则使用默认的线性接触模型。local该关键词只在并行计算过程起作用，用于强