1 引言

PFC的基本元素是ball {2D:单位厚度的圆盘；3D: 球体}. 如果问题只涉及ball的运动和相互作用，那么可以直接应用ball的命令; 但是在许多情况下我们要建模的颗粒具有复杂形状，那么在数值模型中准确地表示这些形状就显得非常重要。本文简要介绍三种构造复杂颗粒形状的方法.

2 Bonding形成cluster

第一种方法是通过将两个或两个以上的球状颗粒粘合(bonding)在一起，从而形成一个簇(cluster)。球形颗粒是刚性的，但接触是柔性的。因此通过调整颗粒和接触面的参数来研究cluster装配体的响应；cluster的本构关系可以由接触模型及其属性值自动得出。例如, 有研究者利用这种技术模拟了这种组合体在各向同性压缩和三轴压缩下的力学响应。结果显示这种模型能够复 制砂在强度、扩张性和临界状态方面的复杂行为。作为一种极限情况，每一个ball都可以与其相邻的ball进行粘合(bonding), 由此产生出的集 合体可以看作是一个具有弹性的 "固体"，当bond逐渐分开时，试样就能够发生 "断裂fracturing"。这是粘结颗粒模型Bonded-Particle Model (BPM) (BPM)方法的基础思路。因此BPM能够建模完整的岩石试样，然后通过修改断裂接触点处的接触模型引入断裂的力学行为。由于PFC模型本质上是离散的，因此可能在完整的BPM区域以及沿断裂面发生破坏。使用下面的方法创建一个原岩模型.

contact cmat default model linearpbond property

contact cmat default model linearpbond method

3 聚集pebble形成clump

第二种方法是通过使用clumps来近似表示复杂的颗粒形状，作为pebbles的集 合进行刚性连接。一个clump表现为一个刚体。一个clump的惯性参数可以从geometry或从pebble分布划定的外表面或由用户输入自动计算。用户可以定义一个clump template然后在模型中任意复 制(Clumps in a Box)。有研究者比较了ball和clump组成的BPM试样的力学响应，结果显示通过使用clump模型引入复杂的颗粒形状，允许对校准后的PFC2D模型进行预测验证。也有研究者构建了带有clump的三维BPM，并与石英砂岩三轴压缩试验的实验数据做对比, 结果表现出很好的一致性. clump的属性非常复杂,以后单独讨论.

[rad = 0.5]
[vc   = (4.0/3.0)*math.pi*(rad)^3]
[moic = (2.0/5.0) * vc * rad^2]
clump template create name 'single'                 ...
            pebbles 1                               ...
            @rad 0 0 0                              ...
            volume @vc                              ...
            inertia @moic @moic @moic 0 0 0

4 构造Rigid Blocks

第三种方法是通过使用刚性块(rigid blocks)来模拟封闭的、凸面的和多面的形状----二维的多边形和三维的多面体。这是PFC新增加的, 早期的PFC不能实现这种功能. 刚性块的面在2D中是直线段，在3D中是三角形。与clump一样，全惯性张量用于更新运动的旋转方程。计算每个刚性块的惯性属性，保留面连接信息以帮助接触检测。刚性块存在于模型域内，可以与balls、clumps、walls、zones (与FLAC3D的wall-zone耦合)和三维结构元 (通过wall-structure耦合) 进行相互作用。它们可以从顶点创建，从几何对象导入，切割，它们还支持edge/vertex 边/顶点的圆角(类似于UDEC和3DEC)。

(1) Wall-Zone 命令

wall-zone create

wall-zone full-computation

wall-zone update-tolerance

(2) Wall-Structure 命令

wall-structure create 

wall-structure full-computation 

wall-structure update-tolerance 

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