边界元应力分析的几何导入(Geometry Import)---Map3D to EX3

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1 引言

在【边界元应力分析的发展简史(Boundary Element Analysis)】中引入了两个专为地下采矿开发的边界元应力分析程序Map3D(V68, 4/25/2022)和EX3(V1.014, 4/29/2022)。本文主要讨论了EX3的发展历史以及几何模型的导入方法。

2 EX3的发展历史

EX3的前身是Examine3D (Three Dimensional Excavation Analysis for MINEs)，一个由多伦多大学土木工程系数据可视化试验室开发的研究性软件【Corkum, B., Curran, J., Grabinsky, M. (1991) Examine3D - Athree-dimensional data visualization tool for mine datasets】，初始的算法使用了直接边界元法，1993年推出V2.2版本，大约在1995年左右，Examine3D中引入了位移不连续法以及节点中心法。1999年发展到V4.0后，Examine3D的开发基本上处于半停滞状态，一个主要原因是硬件速度跟不上算法的发展，其实当时其它三维软件也遇到了相似的问题，例如FLAC3D；另一方面，那时Rocscience公司刚刚成立，需要发展其核心业务，Examine3D的最后一个版本是V4.105。下图所示的是Examine3D很早以前的一个页面，作为历史回忆，还一直保存在我的计算机上。

随着计算机硬件和软件技术的飞速发展以及三维应力分析的需求，2020年Rocscience重启了这个项目，由于增加了新的功能，为了与旧的Examine3D区别，新的程序更名为EX3。EX3的最新版本是V1.014 (4/29/2022)。EX3与Examine3D的主要区别如下表所示。最大的一个改进是几何模型的导入(Geometry import)和处理。

3 模型导入

EX3总的分析步骤可以划分为：

(1) 建立几何模型---File > Import > Import Geometry

(2) 设置材料参数---Materials > Define Materials

(3) 施加原岩应力---Loading > Field Stress

(4) 划分网格---Geometry > Divide All Geometry

(5) 场点设置---Field Points > Add Field Points Plane > XY Field Points Plane

(6) 计算。

(7) 检查结果。

其中建立几何模型是首要而且关键的步骤。尽管EX3也提供了建立模型的基元，但是对于真实的工程问题，这些规则的基元基本上用不上，因为矿体和采矿布置极其不规则，需要从外部导入模型。EX3除了导入通用的dxf或stl等文件外，还可以导入RS3和Slide3以及Examine3D的模型。此外，值得一提的几种导入文件是：

(a) 边界元应力分析程序Map3D文件;

(b) Leapfrog文件;