安装Anura3D指南---基于物质点法(MPM)的岩土数值模拟

1 引言

2 安装高版本VS和oneAPI遇到的困难

Anura3D是在VisualStudio和oneAPI下编译的，因此需要独立安装VS和oneAPI。VS目前的版本是2022，以前的版本如2017和2019如果不是VS的订阅用户，在网站上已经不能下载，因此只能安装2022版；oneAPI首先需要安装基础工具箱(Base Toolkit)[w_BaseKit_p_2023.2.0.49396_offline.exe]，这个安装文件大约3.7G；然后安装HPC插件(HPC Toolkit)[w_HPCKit_p_2023.2.0.49441_offline.exe]，这个安装文件大约1.6G。安装oneAPI是一个非常漫长的过程。安装完成后，Fortran编译器集成到VS中，如下图所示。

3 低版本编译成功

鉴于上述高版本VS和oneAPI不能编译目前的Anura3D.sln项目文件，在《计算岩土力学》的2群内询问了是否有人正在使用Fortran，很快就有不认识的群友给予了反馈。他使用的是VS 2015, 集成的Fortran编译器是旧版本的Intel Visual Fortran，他帮助编译了Anura3D.sln，最后生成了动态链接库A3DLinearElasticity.dll和执行文件Anura3D_2023.exe。在Anura3D的项目中，其实还有其它几个本构模型，但不知为啥没有编译。Anyway，在此非常感谢这位网友的热心帮助，完成了测试。

4 GID集成Anura3D

Anura3D本身没有前处理器，它使用了GID前处理器，于是安装了GID V14.0.1, 安装完成后，才发现Anura3D_2023需要GID 14.1.8d或以上的版本，于是安装了GID的最新版本V16.0.6。

为了把Anura3D作为插件安装到GID中，需要把Anura3D_2023.gid目录加入到GID的problemtypes目录中，在Anura3D_2023.gid目录下，把先前生成的dll文件和Anura3D_2023.exe分别拷贝到dll和exec目录中。运行GID，Anura3D出现在GID的菜单中，如下图所示。

在GID进行前处理后，使用命令Generate Anura3D Files命令进行计算，产生的结果在Paraview【ParaView在ADONIS, Plaxis, FLAC3D和3DEC中的应用】中查看。 

5 物质点法(MPM)简介

物质点法(MPM)是一种用于模拟固体、液体、气体和任何其他连续体材料行为的数值技术，它是模拟多相（固-液-气）相互作用的一种稳健的空间离散方法。在MPM中，一个连续体是由一些小的拉格朗日元素描述的，称为 "物质点"。这些物质点被背景网格包围，该网格仅用于计算梯度项，如变形梯度。与其他基于网格的方法，如有限元法(如Abaqus)、有限体积法(如FLAC3D)或有限差分法(如3DEC)不同，MPM不是基于网格的方法，而是被归类为无网格/无网格或基于连续体的粒子方法，其中的例子是平滑粒子流体力学(SPH)和过动力学(Peridynamics)。尽管有背景网格的存在，但MPM并没有遇到基于网格方法的缺点（如大变形纠结、平移误差等），这使它成为计算力学中一个有前途的强大工具。

MPM最初是由新墨西哥大学(University of New Mexico)的Deborah L.Sulsky教授、陈振教授和Howard L.Schreyer教授在1990年初提出的，是PIC {Particle-in-Cell}的方法的进一步扩展以及在计算固体动力学中的延伸。在这一初步发展之后，MPM在美国一些国家实验室以及新墨西哥大学、俄勒冈州立大学、犹他大学等和世界范围内都得到了进一步的发展。MPM已经在岩土边坡和隧道稳定性研究中得到了应用.