Griddle---FLAC3D和3DEC的高级网格划分工具

1 引言

Griddle是一个表面网格划分和体积网格生成工具，它的主要用途是为FLAC3D和3DEC模型进行网格划分。不过，它也与其它一些工程软件有接口，包括ABAQUS、ANSYS、NASTRAN、LS-DYNA、VRML和CSV。Griddle不是一个独立的应用程序，它是Rhino的一个插件。

在FLAC3D和3DEC发展初期，建立网格模型是一件非常复杂的任务，差不多占整个模拟过程总工作量的70~80%，FLAC3D曾与CivilFEM进行过短暂的合作，推出了一个转换接口，不过后来不用了。接着使用Kubrix进行网格划分，后来好像也放弃了。最后开发出自己的Griddle。

事实上，目前的FLAC3D已经内置了许多网格生成辅助工具，包括ABAQUS和ANSYS的网格导入接口，除了可以导入FLAC3D(*f3grid)数据外，也可以导入ABAQUS的*.inp文件和ANSYS的*lis文件。此外，FLAC3D内置了22种"Buildings Blocks"，可以快速构建常见的边坡，隧道和地下开挖数值模型，因此当构建更复杂的模型才需要用到Griddle。

2 Griddle安装 

由于Griddle(V2.00.12, 10/08/2021)是Rhino的一个插件，因此必须安装Rhino才能使用，不过，低版本的Rhino不能成功安装Griddle 2.0。例如，SR7(6.7.18199.22081, 2018/7/18)就发现与Griddle不兼容，不能载入Griddle.rhp；网上广泛流传的一个可用版本是V6.35。Rhino 7基本上没有问题，测试了V7 SR11 (7.11.21293.9001)能够成功安装上Griddle；目前测试安装的是Rhino的最新版本Version 7 SR12 (7.12.21313.6341, 2021-11-09)。

3 Griddle组件

使用Rhino工具创建和处理点、点云、曲线、曲面、网格和实体，生成复杂的隧道模型，还可以定义施工阶段，从AutoCAD导入几何图形；使用偏移、阵列和轨道工具为衬砌、桩基、钢筋混凝土和岩石锚杆添加结构元，然后将这些生成的模型直接导入FLAC3D或3DEC。Griddle可以快速地对非常复杂的地质和工程结构进行网格化， 如断层和节理。这些结构，包括自由的内表面，在FLAC3D中自动取为网格面，在3DEC模型中被自动取为节理；快速形成高质量的模型域; 细化表面网格; 修复质量差的网格; 创建非结构化的体积网格填不漏水的区域；结构化的体积网格填充Rhino实体； 为对象分配名称，这些名称在FLAC3D和3DEC中作为组名。

Griddle插件共有10个可操作的组件，如下图所示。Griddle使用网格划分工具BlockRanger创建结构化的六面体网格，用网格划分工具GVol创建非结构化的四面体或六面体网格。结构化网格的特点是单元之间有规则的连接，而非结构化的网格则由不规则的连接来识别。相对而言，结构化网格比非结构化网格能提供更精确的应力计算结果。然而，非结构化网格的生成速度通常要快得多；它们可以为任何复杂的几何体创建，而且它们对尖锐的边缘和角落更为有效。具体地，这10个组件从左到右分别为：

(1) BlockRanger---对实体划分成结构性六面体网格

(2) GInt---对表面网格相交的部分进行调整

(3) GSurf---非结构化的表面网格划分，以指定的参数创建非结构化表面网格

(4) GVol 非结构化的四面体/六面体为主的网格划分

(5) GHeal 一组用于识别和修复表面网格问题的工具 

(6) GExtract 一组根据用户指定的准则提取部分表面网格的工具

(7) GExtend 一组用于沿指定边界扩展表面网格的工具 

(8) GExtrude 一组沿其边界挤压表面网格的工具，用来创建一个不漏水的区域

(9) NonManifoldMerge---Rhino命令合并表面网格，创建单一的非流形网格

(10) ColorizeObjects---为对象分配随机颜色

在Griddle完成网格划分后，可直接输入到FLAC3D和3DEC中。