PFC 之 attribute & property

1 引言

PFC颗粒流模型由体(bodies)和力学接触(mechanical contacts)组成。bodies由一个或多个组成体表面的个体组成。bodies有四种类型：(1) 球(balls)--- {在2D中, 是单位厚度的圆盘；在3D中是单位厚度的球体}; (2) 团块(clumps)---{在2D中是单位厚度的圆盘；在3D中是单位厚度的球体，每个clump由一组重叠的pebbles组成一个刚性体，其边界可以变形, clump的形状可以是任意的}; (3) 刚性块(rigid blocks)和 (4) 墙(walls)---{walls是由facets组成的}。

体与体之间有多种接触方式: ball-ball、ball-pebble、pebble-pebble、ball-facet或pebble-facet。通过wall把速度边界条件施加于ball或clump的组合，从而以达到压实和封闭的目的。颗粒通过内力和力矩在成对的接触中相互作用。物理接触处的行为使用软接触方法，刚性颗粒允许在接触点上相互重叠, 重叠的大小和/或接触点的相对位移通过力-位移定律来求解。此外, 两个wall之间不能形成接触.

PFC的bodies和contacts分别使用attribute和property来表示, 二者之间的区别是命令处理和绘图的核心内容, 因此彻底掌握这两个概念是非常重要的. 

2 Attributes

Attributes是模型对象的内在特征，如位置、速度、大小等,attributes属性列表是固定不变的。体(balls, clumps, walls)、件(balls, pebbles, facets)和接触点(contacts)都有attributes，bodies/pieces属性的一个例子是clump和pebble的位置。尽管pebble是clump的一部分，但它有一个独特的位置。bodies的主要命令格式为:

ball attributeclump attributewall attribute

例如 ball attribute 的关键字如下所示:

ball attribute density 1000 damp 0.7

ball attribute force-contact  multiply 0.0  ...

               moment-contact multiply 0.0  ...

               velocity multiply 0.0        ...

               spin multiply 0.0            ...

               displacement multiply 0.0

可以使用list命令列出attribute的内容

ball list attributeclump list attributewall list attribute

3 Properties

properties只适用于pieces(balls, pebbles, facets)，是用户指定的字符串/值对的列表,用来填充接触模型属性的表面属性。这些字符串/值对代表了pieces的表面条件。默认情况下, pieces是没有属性的。接触模型使用piece 的properties来确定pieces之间如何相互作用。由于ball、clump和wall都是刚性的，因此相邻pieces表面之间的所有变形都发生在接触点上。通过插入特定的接触模型来表示不同的物理情况, 这种接触策略被称为软接触表示。即用有限的法向刚度来代表接触处存在的可测量刚度，并允许刚性颗粒在接触点附近重叠更复杂的行为可以通过允许颗粒在其接触点处粘合在一起来建模，这样当作用在任何粘合处的颗粒间力超过粘合强度时，该粘合就会被破坏。这使得颗粒之间形成拉伸力。然后可以模拟这些粘合的 "块 "的相互作用，包括可能导致块破碎成更小块的裂缝的形成。例如，如果要建模的物理试样是由硬球和软球组成，可以给球赋予不同的properties以适应这种情况。

每个接触模型都对应着一个properties表。可得到的接触模型包括：

(1) 线性linear

(2) 线性接触键 linear contact bond

(3) 线性平行键 linear parallel bond

(4) 赫兹 hertz

(5) 滞后 hysteretic

(6) 平滑节理 smooth joint

(7) 平面节理 flat joint

contact cmat default model linear

ball property 'kn' 1e8 range position-x -10 0

ball property 'kn' 5e5 range position-x 0 10

ball property 'fric' 0.7       

wall property 'kn' 1e7

contact cmat default model 'softbond' ...

                   method deformability emod @emod kratio @kratio ...

                   property fric @fric                            ...

                   property **_fa @fa **_mode 1 ...

                   proximity @igap

**为s b（去掉空格）

参考文档：

离散断裂网络(DFN)[P3]: fracture contact-model

PFC 概述 (翻译)

Data Mining---岩土工程的数据挖掘

非结构化的文献快速聚合: Synthetic Rock Mass

中英文混合的段落相似度查询---Bonded Particle Model (BPM)