无需调用Tecplot，PFC后处理技巧为你plot精美科研图

导读：PFC提供了非常美观的可视化处理的窗口—plot，用户可以在这里对模型的运行状态进行检查，也可以将Plot中的视图输出进行处理。一般来说plot中的图片质量足够用于常规的论文配图，当然用户也可以导出数据到tecplot中进行后处理，不过我觉得没必要多此一举了。将plot窗口熟悉一下，掌握基本的调试功能，就足够导出精美的配图了。本文用4个案例来介绍PFC中后处理的一些方法。

一、CPT案例的可视化处理

plot窗口是PFC中检查模型当前运行状态的地方，我们可以在这个窗口中将PFC自带的元素可视化显示。这一小节主要介绍常用的plot中的视图，同时也会介绍使用方格染色的方法进行图形显示以及批量出图绘制gif。

CPT案例的工况很简单，先生成自重下的砂土试样，之后使用wall来模拟探头。先看一下基本的模型图，如图1.1所示，我们在plot中添加ball和wall。视图中会用蓝色填充黑色描边的圆形来代替ball，用蓝色的线条来代替wall。可以看出目前工况的样子。

图1.1 CPT原始视图

当然这样的视图除了模型的轮廓外我们得不到任何信息，一般我们比较需要颗粒在工况下产生的位移，于是我们可以在ball中选择displacement进行处理，处理后的试图如下所示。

图1.2 CPT位移场 

这时候我们已经能后看出颗粒位移在此工况中的分布情况，但是这个试图稍微有点不太好看，我们可以将颗粒的描边去掉，这样的图片更好看。

图1.3 无描边的CPT位移场

去除描边后整个模型的颜色亮了很多，我们也能够比较明显的看出剪切带的位置，当然如果是用灰度图显示会更好。

图1.4 CPT位移场灰度图

采用灰度图显示的模型更加清楚颗粒的位移情况，这种图比较适用于论文中，因为论文打印出来没有颜色，灰度图可以比较清楚的看出区别。当然对于位移场来说，采用箭头能够知道其方向是再好不过的了。

图1.5 CPT位移场矢量图

和位移图的道理一样，我们也可以绘制出速度场，但是速度场相对于位移场来说价值没有那么高。

图1.6 CPT速度场矢量图

力链图也是我们经常使用的图像，在plot中添加contact 便可以看到力链。

图1.7 CPT力链原始图

很明显这样的力链什么也看不了，我们可以根据力的大小决定这个力链的大小。

图1.8 CPT力链大小图

这个图是可以进论文中的，如果放进PPT的话我们还可以显示一下颜色。

图1.9 CPT力链大小图

在力链图的上部添加一个ball，将其描边去除，选择一个较浅的颜色，和力链图配合使用也很好看。

图1.10 CPT模型力链大小图

位移和力链算是我们经常输出的变量了，这里使用讲解一下方格染色在这种大变形中的使用。这个原理很简单，用一个个方格对其进行分组，显示的时候采用ball group就可以了。我们一般在计算前进行分组染色，如图1.11所示。

这里其实就是用gg1和gg2对土样进行分组，这里给出CPT破坏的时候试样的染色图，和插入前相对比能够比较清晰的看出剪切带的区域。

图1.12 CPT结束后 

我们在PPT中希望放入一些动图，这样对整个过程的把握会更加好。

我提供的思路是在计算的时候按一定的时间或者应变保存sav文件，后面再进行调用出图。

图1.13按一定时间保存文件的代码 

将上面的代码插入加载文件中，便可以在工作目录中生成按时间间隔的sav文件 

单独写一个文件，进行批量调用并且出图就可以得到一个个png文件了，后面可以用专业的gif制作软件制作动图。  

图1.15批量出图的代码 

当然我这里也写了个小程序帮助大家生成上面的批量出图的代码。

程序的地址为：链接：https://pan.baidu.com/s/14BQjKXwEBqczfp7Bd-1YDA

提取码：l1n9

二、隧道开挖土拱效应的可视化处理

隧道开挖中的土拱效应是我们经常关注的问题，这里主要采用应力十字架来将土拱可视化。首先介绍一下我们的算例，首先生成自重下沉降的砂土试样，然后使用wall来模拟隧道，并考虑地层损失的前提下进行开挖。

下图为模型基本的视图，这里采用上面染色的方法，这里是条带染色，实现起来更加简单。可以大概看出整个模型的样子。  

图2.1模型开挖图(刚开挖和平衡后) 

我们观察土拱肯定首先是看力链图的。从下图可以看出明显的土拱效应，这个算是比较直接的了。

图2.2隧道力链图 

下面我们使用应力十字架来分析土拱效应，思路为使用测量圆得到测点周边的土压力情况，使用PFC自带的UDTensor进行绘制。首先我们需要进行测量圆的布置，这里提供代码，可使用其进行测量圆在范围内的密布，调用函数即可。如下图 

效果如下：

图2.4测量圆布置 

之后在测量圆的位置上生成udtensor即可：

图2.5输出UDTensor代码 

在视图中显示UDTensor即可：

图2.6应力十字架 

图中可以比较明显的看出应力的偏转，隧道两边的十字架的大主应力为竖向，隧道上部的十字架的大主应力为横向，其中十字架的大小和应力张量的迹相关，而颜色可以自己选择，这里以第二应力不变量作为颜色的参照。

三、岩石裂纹的显示岩石

我们最常用的模型为pbond模型，胶结模型的使用需要我们时刻注意胶结的状态，一方面我们需要用contact中的kn、ks、pb_kn、pb_ks等变量查看我们的属性是否已经加上去了，另一方面，我们最常用的是pb_state，用此变量去检查胶结的状态。

Pb_state的属性值为：3-胶结完好；2-剪坏；1-拉坏；0-没加上胶结。图3.1为单轴压缩前试样的状态，可以看到胶结都是完好的。

图3.1胶结状态图 

下面讲一下裂纹文件的使用，裂纹主要是使用dfn进行显示，主要的方法为在胶结破坏的地方插入dfn作为裂纹。

下图为调用裂纹文件后单轴破坏图：

上图可以看出在岩石破坏的地方会出现dfn，这里对裂纹文件进行了再加工，可以实现将剪裂纹分为拉剪和压剪裂纹。但是这个图不能很直观的展现裂纹的密度，这里介绍一下我自己写的一个显示裂纹密度的方法，主要使用的为UDScalar进行构造，调整内部的一些参数会得到比较好的结果。

图3.3裂纹热点图 

四、散体材料组构图的绘制

组构是分析散体材料很重要的一个性质，组构可以反映出试样内部接触的分布状态组构是一个性质，类似于强度一样，我们分析强度的时候，有抗压抗拉抗剪强度。组构的分析方法也有很多，从数值上出发我们可以构造组构张量，利用其第二不变量作为偏组构，这个数值越大，试样内部的各向异性也就越大。从图像出发，构造组构图是我们常用的方法，主要的原理是统计各个角度上接触的数目。

这里以双轴为例，下图为双轴前后力链图：  

图4.1力链图(双轴前后) 

从上图可以看出在双轴之后，力链以垂向分布为主，但这是图像上的感受，我们需要在数据上进行分析，这里使用输出组构的文件进行后处理，调用两次，在文件目录中生成csv文件，然后在origin软件中绘制极坐标图即可。图4.2为双轴前后组构图，可以看出在双轴前，组构比较均匀，说明试样的各向同性比较好。双轴后，有明显的纺锤形，说明以竖向为主。  

图4.2组构图(双轴前后) 

五、总结-我的PFC后处理公开课

本文讲述了常用的PFC后处理的方法，当然还有很多没有讲到，比如转动场、能量分析、偏组构、配位数等，这些都是比较好的分析变量。值得一提的是对于力链很出现了很多新的理论，最近比较流行的为使用颗粒串模拟力链，我也尝试复现了一下，但是也有很多要完善的地方，本文就不去讲了。

如果大家PFC后处理技巧和学习方法感兴趣，欢迎大家参加我12月12日（周六）20时在仿真秀平台的直播（报名成功后可以反复回看）。