【仿真技术】使用Python实现FLAC3D计算结果快速导入TECPLOT

在岩土力学和地质工程领域，FLAC3D是一款广泛使用的数值模拟软件，用于研究地下结构和岩土体的力学行为。然而，FLAC3D的计算结果通常以其独有的格式保存，我们常常需要将这些结果导入到其他软件进行进一步的可视化和分析。TECPLOT是一款功能强大的科学可视化软件，它提供了丰富的数据处理和可视化功能，可以帮助工程师和科学家更全面地分析模拟结果。通过将FLAC3D的计算结果导入TECPLOT，我们可以利用TECPLOT的直观界面和高级图表功能，生成精美的图形、进行剖面分析和展示数据的空间分布。

在本文中，我们使用Python编程语言来实现将FLAC3D计算结果导入TECPLOT的功能，以便更好地理解和分析模拟结果。

编程语言：PYTHON

适用软件版本：FLAC3D7.0和TECPLOT2017

本节基于以FLAC3D使用手册中 “Cylindrical Hole in an Infinite Mohr-Coulomb Material”为例，展示使用Python编程语言来实现将FLAC3D计算结果导入TECPLOT的功能。根据官方提供的代码，模型计算结果如下：

打开FLAC3D7.0_To_Tecplot2017.py并直接运行，获得“model_tec”文件。

打开TECPLOT，点击File-Load Data，载入“model_tec”文件，即可实现将FLAC3D计算结果导入TECPLOT。

 当导入文件后可能会出现"Aspect ratio excceds ratio limit"。可以点击PLOT-Axis，将X to Y ratio和X to Z ratio都改为0即可恢复正常。

第一步：导入必要的库

首先，我们需要导入itasca和math库。itasca库是一个用于与FLAC3D交互的库，而math库提供了数学运算的函数。

import itasca as itimport math

第二步：统计FLAC3D模型中的单元的数量

遍历模型中所有的zone，并检查是否为null。

n_zone=0for z in it.zone.list():    tt=z.model()    if tt != 'null':        n_zone=n_zone+1

第三步：创建TECPLOT文件并写入头部信息

我们定义了一个字符串变量buf，用于存储待写入的TECPLOT文件头部信息，包括标题、变量名称等。

foutfile='model_tec'+'.dat'f = open(foutfile,'w+')buf=  'TITLE     = "FLAC3D to Tecplot 2017"\n'

第四步：写入节点的坐标

我们使用it.gridpoint.list()函数获取节点列表，并遍历每个网格点。在循环中，我们获得每个节点的坐标，并将其写入buf字符串变量。下面是获得x坐标的代码：

for gp in it.gridpoint.list():    gp_list.append(gp.id())    i += 1    buf += ' ' + str(gp.pos()[0])    if (i % 10) == 0:        f.write("%s\n" % buf)        buf = ''        i = 0

第五步：写入节点位移信息

类似于前面的步骤，我们使用it.gridpoint.list()函数获取节点列表，并遍历每个网格点。在循环中，我们计算每个节点的位移大小，并将其写入buf字符串变量。下面是获得合位移的代码：

for gp in it.gridpoint.list():    i += 1    buf += ' ' + str(math.sqrt(gp.disp()[0] * gp.disp()[0] + gp.disp()[1] * gp.disp()[1] + gp.disp()[2] * gp.disp()[2]))    if i % 10 == 0:        f.write("%s\n" % buf)        buf = ''        i = 0

第六步：写入单元应力信息

我们使用it.zone.list函数获取单元列表，并遍历每个单元。在循环中，我们计算每个网格点的应力大小，并将其写入buf字符串变量。下面是获得应力分量SXX的代码：

for z in it.zone.list():    if z.model() != 'null':        i = i + 1        buf = buf + ' ' + str(-z.stress()[0][0] * 0.000001)        if i % 10 == 0:            f.write("%s\n" % buf)            buf = ''            i = 0

第七步：根据网格点数量写入对应的单元格信息

   根据不同的单元类型输出对应的数据。下面以六面体单元为例：

if len(tgp)==8:   buf=str(idlist.get(tgp[0].id())+1)+' '+str(idlist.get(tgp[1].id())+1)+' '+str(idlist.get(tgp[4].id())+1)+' '+str(idlist.get(tgp[2].id())+1)+' '+str(idlist.get(tgp[3].id())+1)+' '+str(idlist.get(tgp[6].id())+1)+' '+str(idlist.get(tgp[7].id())+1)+' '+str(idlist.get(tgp[5].id())+1)   f.write("%s\n" % buf)