معرفی نرم افزار فلک flac

دسته بندی :

تاریخ درج :

حجم فایل :

معرفی نرم افزار فلک flac

نرم افزار فلک FLAC چیست؟
FLAC یک برنامه متفاوت دو بعدی و سه بعدی برای محاسبات مهندسی مکانیک می باشد و در بسیاری از مسائل عمرانی و معدنی هم استفاده می شود. این برنامه از سازه های ساخته شده خاک و سنگ شبیه سازی و مدلسازی می کند. از آن می توان برای بررسی پایداری استاتیکی و دینامیکی سازه های سنگی و خاکی زیر زمینی یا سطحی همچون شیب های سنگی استفاده کرد. برای فرایندهای فیزیکی ناپایدار راه حل های پایدار ارائه می دهد. همچنین معیارهای شکست مختلفی از جمله معیار شکست مور-کولمب، دراکر پراگر، هوک و براون برای آن تعریف شده اند. طیف وسیعی از ماژول اختیاری از جمله: حرارتی و خزش محاسبات، قابلیت تجزیه و تحلیل دینامیکی، مدل جریان سیال دو فاز و مدل های ساختاری تعریف شده توسط کاربر در c++ نوشته شده است. این برنامه دارای رابط کاربری گرافیکی می باشد و چند ژنراتور Grid به صورت اشکال رایج دارد.

چرا باید نرم‌افزار فلک – FLAC را انتخاب کنید
تنوع مدل‌های رفتاری خطی و غیرخطی، امکان مدل‌سازی جریان آب زیرزمینی و تحلیل دینامیکی ازجمله مهم‌ترین ویژگی‌های نرم‌افزار فلک هستند. با استفاده از این نرم‌افزار می‌توان رفتار غیرخطی مصالح و پدیده‌هایی هم‌چون تحکیم و خزش را مدل‌سازی کرد. محاسبه‌ی ضرایب اطمینان و مدل‌سازی انواع بارگذاری‌ها و المان‌های سازه‌ای با فلک امکان‌پذیر است. این نرم‌افزار قادر است تغییرشکل‌های بزرگ و اندرکنش سازه با بستر خاکی یا سنگی خود را شبیه‌سازی کند. علاوه بر این قابلیت‌ها، کاربر می‌تواند نتایج تحلیل‌های خود را در قالب خروجی‌های متنوع و کاربردی دریافت کند. کاربر فلک با استفاده از این نرم‌افزار قادر به طراحی و تحلیل سازه‌های گوناگونی است. ازجمله این سازه‌ها می‌توان به تونل‌ها، خاکریزها، دیوارهای حائل و سدهای خاکی و بتنی اشاره کرد. سازه‌های بندری، حفاری‌های زیرزمینی و شیب‌های طبیعی خاکی و سنگی دیگر سازه‌هایی هستند که با فلک طراحی و تحلیل می‌شوند.

ویژگی‌های نرم‌افزار فلک FLAC
    تنوع مدل‌های رفتاری خطی و غیرخطی
    امکان مدل‌سازی جریان آب زیرزمینی
    تحلیل دینامیکی
    شبیه سازی رفتار غیرخطی مصالح
    شبیه سازی پدیده‌هایی هم‌چون تحکیم و خزش
    محاسبه‌ی ضرایب اطمینان
    مدل‌سازی انواع بارگذاری‌ها و المان‌های سازه‌ای
    شبیه سازی تغییرشکل‌های بزرگ
    شبیه سازی اندرکنش سازه با بستر خاکی یا سنگی خود
    دریافت نتایج تحلیل‌ها در قالب خروجی‌های متنوع و کاربردی
    طراحی و تحلیل سازه‌های گوناگون ازجمله تونل‌ها، خاکریزها، دیوارهای حائل و سدهای خاکی و بتنی، سازه‌های بندری، حفاری‌های زیرزمینی و شیب‌های طبیعی خاکی و سنگی

شبیه سازی با FLAC/Slope
در بسته نرم افزاری FLAC نرم افزار پرکاربردی به نام FLAC/Slope وجود دارد که به تحلیل پایداری در شیب‌ها می‌پردازد. این نرم‌افزار توانایی مدلسازی شیب‌ها را داشته و منطقه را از لحاظ توزیع تنش، خصوصیات مکانیک سنگی و… مدل سازی می‌نماید. البته SLOPE نیز نرم افزاری بسیار کوچک بوده و توانایی مدل سازی مسائل پیچیده را ندارد. با خود نرم‌افزار FLAC می‌توان تمام کارهای FLAC SLOPE را با دقتی بیشتر انجام داد.
    مدل‌سازی مسائل ساده‌ی پایداری شیب، مهم‌ترین و تنها قابلیت FLAC/Slope است.
    قدرت این نرم‌افزار به‌حدی نیست که بتواند هم‌چون فلک مسائل پیچیده‌ی ژئوتکنیکی را به‌دقت حل کند.
    کاربر می‌تواند با استفاده از خود نرم‌افزار، انواع شیب‌ها را به دقت طراحی و به آسانی تحلیل کند.

نرم‌افزار فلک در فضای سه ‌بعدی FLAC3D
تحلیل‌های لاگرانژی نرم‌افزار فلک در فضای دو بعدی صورت می‌گیرد. نسخه‌ی FLAC3D طراحی و تحلیل مدل‌های ژئوتکنیکی را در فضای سه بعدی انجام می‌دهد. تحلیل‌های دینامیکی و حرارتی، تحلیل خزش و قابلیت وارد کردن کد در فضای ++C از ویژگی‌های FLAC3D است.
FLAC در دو نسخه دو بعدی (FLAC 2D) و سه بعدی (FLAC 3D) ارائه شده است. هرچند شیوه مدل سازی و تحلیل عددی در این دو نسخه تفاوت هایی جزئی دارد، اما پایه حل معادلات در این دو نسخه عملاً یکسان بوده و همچنین از الگوی یکسانی در طی مراحل شبیه سازی منطقی برخوردار هستند. نسخه دو بعدی نرم افزار برای حل معادلات و شبیه سازی در شرایط وجود کرنش صفحه ای (Plan Strain Condition) ارائه شده است. در این حالت، در واقع می توان از یکی از مؤلفه های کرنش در راستای محورهای X,Y و Z صرف نظر کرد. بدین ترتیب، مدل سازی برای صفحه عمود بر محور مورد نظر در محیط انجام می گیرد. این شرایط را می توان برای شبیه سازی شرایطی مانند تونل های متوسط و طویل، پی های نواری و… متصور شد.
FLAC 2D یک الگوی دو بعدی برای مدل سازی دارد. همچنین، معادلات به کار رفته در این نرم افزار از نوع روش عددی تفاضل محدود (FDM) می باشد. روش کلی FLAC 2D برای تحلیل شامل تقسیم بندی هندسه محیط به اجزای کوچکتر و با خصوصیات عددی یکسان و حل معادله دیفرانسیل مربوط به هر جزء تا رسیدن به تعادل نسبی است.
در نسخه های قدیمی تر نرم افزار، می بایست ساخت هندسه و بقیه موارد تحلیل کاملاً به صورت برنامه نویسی (اصطلاحاً کد نویسی) به نرم افزار معرفی می شد. استفاده از این نرم افزار به صورت برنامه نویسی به نوبه خود پیچیدگی های زیادی داشت؛ اما با ارائه نسخه های بالاتر این نرم افزار که قابلیت مدلسازی را در محیط گرافیکی داشتند، کار ساخت مدل و انجام تحلیل بسیار ساده تر شد. با این همه، امکان ساخت مدل های پیچیده و معرفی مدل های رفتاری متنوع در این محیط گرافیکی تا حد زیادی وجود ندارد. با ترکیب روش برنامه نویسی و استفاده از محیط گرافیکی این نرم افزار، می توان علاوه بر ساده کردن و بالا بردن سرعت مدلسازی، در صورت نیاز اقدام به ساخت مدل های پیچیده نمود.
باید دقت داشت که استفاده از این نرم افزار تنها برای شرایط کرنش مجاز می باشد. در واقع تنها در شرایطی که بتوان از تأثیر جابجایی ها در یک بعد بر نتایج تحلیل چشم پوشی کرد می توان از روش حل 2 بعدی استفاده نمود. در غیر این صورت باید از تحلیل 3 بعدی و نرم افزارهای مربوطه مانند FLAC 3D استفاده کرد.

کادر ابزار مدل در نرم‌افزار فلک – FLAC
ابزارهای مختلفی برای کمک به ساخت شبکه‌بندی مدل در نرم‌افزار فلک – FLAC تعبیه شده است. با کمک این ابزارها کاربران می‌توانند به تعریف شکل‌های عمومی، فضای چند بعدی، فشردگی منطقه‌ای و تغییر تدریجی شبکه‌ی اصلی بپردازند. با انتخاب نوار ابزار BUILD در فضای نرم‌افزار فلک – FLAC شش ابزار مختلف در اختیار کاربران قرار می‌گیرد. در ادامه هر کدام از این شش ابزار را به‌اختصار معرفی می‌کنیم.
• ابزار GRID
با انتخاب گزینه‌ی GRID از نوارابزار BUILD دستور GRID فعال می‌شود و بعد از وارد کردن عدد سطر و ستون محیط توسط کاربر شبکه‌ی مستطیل‌شکلی ایجاد می‌شود. به‌کارگیری این دستور پیچیدگی خاصی ندارد و با استفاده از آن می‌توان در نرم‌افزار فلک – FLAC با سرعت قابل‌قبولی به ترسیم شبکه‌بندی‌های ساده پرداخت.
• ابزار BLOCK
ابزار BLOCK در کنار ابزارهای RADIAL و SIMPLE از جمله ابزارهای پیشرفته‌ی ساخت شبکه‌ در نوارابزار BUILD هستند. با انتخاب این ابزار کاربران می‌توانند با تقسیم محیط مسئله به منطقه‌های مستطیل‌شکل اندازه و تعداد شبکه‌ها را مشخص و نسبت شبکه را به‌طور جداگانه برای هر بلوک تعیین نمایند. به‌این منظور نخست باید تعداد بلوک‌هایی که مسئله به آن‌ها تقسیم می‌شود معلوم گردد. نرم‌افزار اجازه‌ی تعریف حداکثر ۲۵ بلوک را در محورهای X و Y می‌دهد. پس از تعیین تعداد بلوک‌ها، نوبت به تعیین اندازه و دیگر پارامترهای هر منطقه برای هر کدام از بلوک‌ها می‌رسد. از این ابزار هنگامی که کاربران نیاز به اعمال تغییرات در منطقه داشته باشند استفاده می‌شود.
• ابزار SIMPLE
با انتخاب گزینه‌ی SIMPLE پنجره‌ی EDITGRID باز می‌شود. کاربران از طریق این پنجره می‌توانند ابعاد شبکه‌بندی مدنظر خود را تعیین نمایند. علاوه بر این، امکان تعریف تعداد منطقه‌ها و نسبت شبکه نیز در این پنجره فراهم شده است. از فیلدهای این پنجره می‌توان به X Range، Y Range، Grid Ratios و Grid Zones اشاره کرد؛ همان‌طور که توضیح داده شد کاربران می‌توانند از طریق هر کدام از این گزینه‌ها پارامترها دلخواه خود را اعمال نمایند. ابزار SIMPLE، همان‌طور که از اسمش برمی‌آید، بیش از هرچیز در حل مسائل ساده کاربردی است.
• ابزار RADIAL
از ابزار RADIAL برای ایجاد شبکه‌های شعاعی توری‌شکل در نرم‌افزار فلک – FLAC استفاده می‌شود. این شبکه‌ها دور مرکز توری تعیین‌شده را فرامی‌گیرند. با انتخاب این گزینه پنجره‌ی Edit Radial Grid فعال می‌شود که کاربران با ویرایش اطلاعات آن می‌توانند تغییرات دلخواه خود را اعمال نمایند. از جمله کادرهای مهم این پنجره برای تعیین پارمترهای شبکه‌ی توری‌شکل می‌توان به قسمت‌های X Range و Y Range به‌ترتیب برای بخش داخلی و خارجی شبکه‌بندی، Grid Ratios و Grid Zones اشاره کرد.
• ابزار SLOPE
برای رسم شکل‌های شیب‌دار ساده در نرم‌افزار فلک – FLAC از ابزار SLOPE استفاده می‌شود. با انتخاب این گزینه پنحره‌ی Edit Slope Parameters باز می‌شود که از دو بخش اصلی Parameters و Diagram تشکیل شده است. نمودار پارامترهای موردنیاز در بخش Diagram مشاهده می‌شود و پارامترهای هندسی شکل از بخش Parameters تعیین می‌شود.
علاوه بر نکات بالا، کاربران می‌توانند از بخش Zoning در پایین پنجره یکی از دو گزینه‌ی Step Grid یا Expanded Grid را انتخاب نمایند. معمولاً برای شکل‌های با شیب کمتر از ۳۰ درجه از Expanded Grid و برای شکل‌های با شیب بیشتر از ۳۰ درجه از Step Grid استفاده می‌شود.
• ابزار LIBRARY
با انتخاب ابزار LIBRARY پنجره‌ی Grid Library باز می‌شود. در سمت چپ این پنجره شبکه‌های موجود برای موارد در دسترس لیست شده و با کلیک روی هر کدام از آن‌ها توضیحات مرتبط در سمت راست پنجره در بخش Information about Selection نمایش داده می‌شود. ابزار LIBRARY شبکه‌ی پیشرفته‌ای را فراهم کرده که از آن می‌توان در حل مسائل پیچیده‌ی مکانیک خاک نظیر سد، تونل، دیوارهای نگهدارنده و… استفاده کرد.
بعد از انتخاب یکی از فعالیت‌های پنجره‌ی Grid Library و با انتخاب گزینه‌ی OK پنجره‌ی Edit Generic Grid باز می‌شود و کاربران با تغییر مقادیر X Range و Y Range محدوده‌ی دلخواه خود را تعیین نمایند. در عین حال می‌توان با استفاده از دیگر گزینه‌های تعبیه‌شده در سمت راست صفحه‌ی کار نرم‌افزار فلک – FLAC شبکه‌بندی را تغییر داد. مثلاً با کلیک روی مود Mesh Density گیره‌های مربع‌شکل قرمزرنگی در مدل پدیدار می‌شود. با کلیک‌راست روی یکی از این مربع‌های قرمزرنگ پنجره‌ی جدیدی بازمی‌شود که از طریق آن می‌توان چگالی شبکه‌بندی را تعیین نمود. علاوه بر مود Mesh Density، مودهای دیگری نظیر Corners، Hide Grids و یا Bounding Box نیز در دسترس کاربران قرار دارد.

ماژول‌های (قابلیت‌های قابل نصب) فلک
گزینه‌های مختلف فلک قابل خریداری و نصب هستند و به کاربران اجازه افزایش قابلیت‌های برنامه را می دهند:
    ماژول دینامیکی
    ماژول خزش
    ماژول جریان دو فازی
    ماژول حرارتی
    ماژول مدل‌های شامل ++C تعریف شده توسط کاربر

بخش های مختلفی که می تواند به نرم افزار فلک اضافه شود
FLAC می‌تواند به دو صورت مورد استفاده قرار گیرد: وارد كردن دستورات در خط فرمان و استفاده از رابط گرافیكی. رابط گرافیكی شرایط اجرای سریع تر فرمان‌ها را فراهم می‌كند. در حالت استفاده از خط فرمان، كاربر به اطلاعات بیشتری در مورد FLAC نیاز دارد كه برای كاربران مبتدی می‌تواند مشكل ساز باشد. زبان ورودی خط فرمان بر اساس كلمات قابل فهم است كه درك عمل آن را برای كاربر آسان می‌نماید.
هنگامی‌كه از رابط گرافیكی برای مدلسازی استفاده می‌شود، متن دستورات در قسمت برنامه نویسی آن ثبت و ذخیره می‌شود. مرسوم است که در مرتبه نخست اجرای یک پروژه از دستورات گرافیکی به علت سهولت کار با آن استفاده شده و در مراحل بعدی که نیاز به دقت بیشتر در انجام عملیات می‌باشد، از بخش دستوری کمک گرفته می‌شود. اطلاعات یك فایل FLAC به آسانی از طریق تغییر متن آن تغییر می‌یابد و چند فایل را نیز می‌توان برای اجرای مراحل مختلف یك تحلیل به یكدیگر مرتبط ساخت. این كار برای مطالعات دقیق مناسب است.
این برنامه از قابلیت‌های دیگری نیز برخوردار می‌باشد که عمده‌ترین کاربرد آن در مسائل ژئوتكنیك می‌باشد. از این برنامه همچنین برای تحلیل و طراحی در مهندسی معدن و ساختارهای زیرزمینی استفاده می گردد. این برنامه روش حل معادلات جابجایی، امكان تحلیل شكست و ریزش را كه پدیده مهمی در معدن كاری می باشد فراهم می‌سازد.
چند مورد از کاربردهای نرم‌افزار FLAC در پروژه‌های کاربردی:
    تحلیل پایداری شیب در معادن روباز
    بررسی نشست حاصل از حفر تونل‌های کم‌عمق در مناطق شهری
    تاثیر روش بازکردن تونل بر پایداری آن
    طراحی کارگاه‌های جبه کار طولانی در معادن زیرزمینی

مراحل شبیه سازی در نرم افزار Flac 2D
مراحل منطقی شبیه سازی و تحلیل در نرم افزار Flac 2D به شرح زیر می باشد:
    ساخت هندسه محیط
    تعیین شرایط مرزی
    معرفی خصوصیات مکانیکی و مقاومتی محیط
    اعمال نیروهای گرانش و نیروهای خارجی
    ایجاد تعادل اولیه
    اعمال شرایط اجرایی (مانند حفاری تونل، گود و…)
    حل مجدد مدل برای استخراج نتایج

تحلیل تونل و پایدارسازی گود با استفاده از نرم افزار فلک
برای تعریف خصوصیات رفتاری مدل ها، رفتارهای متنوعی در این نرم افزار در اختیار کاربر قرار دارد. این مدل ها با قابلیت شبیه سازی رفتار محیط در دو حالت خطی و غیر خطی را ارائه می دهند:
    الاستيک- ايزوتروپيک: اين مدل رفتاری برای مواد همگنی به کار مي رود که رفتار تنش-کرنش خطی دارند. با آن که مصالح معمولی ژئوتکنيک بسيار کمی دارای رفتار الاستيک کامل هستند، با اين حال اين مدل رفتاری در روند مدل سازی مواد غير الاستيک کاربردي عمومي دارد؛ بدين صورت که در اکثر تحليل هاي عددي، از اين مدل رفتاري براي دستيابي به ديدي کلي از روند تغييرات تنش- تغييرشکل در مدل ساخته شده استفاده مي شود.
    الاستيک- ارتوتروپيک: جهت شبیه سازی مواد الاستيک ناهمگني که داراي سه صفحه تقارن خواص الاستيک عمود بر هم مي باشد.
    الاستيک- ايزوتروپيک متقاطع: جهت شبیه سازی مواد الاستيک ناهمگن لايه لايه (مانند اسليت)
    پلاستيسيته دراگر- پلاگر: رفتار پلاستيک ساده اي که در آن تنش برشي تسليم تابعي از ميدان تنش ايزوتروپيک مي باشد. اين رفتار کاربرد محدودي داشته و بيشتر براي مدل سازي رس نرم با زاويه اصطکاک پايين در محيط المان محدود کاربرد دارد.
    پلاستيسيته درزه اي: مدل رفتاري مواد دارای رفتار موهر-کلمب و داراي صفحات ضعف مشخص.
    موهر-کلمب نرم شونده/ سخت شونده: اين مدل رفتاري در حقيقت براي موادي به کار مي رود که داراي رفتار موهر-کلمب بوده و علاوه بر آن، مقدار مقاومت برشي آن ها قبل از مقدار گسيختگي نهايي، روندي نزولي (براي رفتار نرم شونده) يا صعودي (براي رفتار سخت شونده) دارد. مدل هاي رفتاري پلاستيک نرم شونده و سخت شونده بيشتر براي موارد خاص مانند تحليل بخش بعد از گسيختگي به کار مي روند.
    پلاستيسيته درزه اي نرم شونده/ سخت شونده: مواد داراي اين رفتار، در حقيقت همان مواد با رفتار پلاستيسيته درزه اي ساده هستند که علاوه بر آن، خصوصيات مقاومتي ماتريکس و درزه هاي آن ها، قبل از مقدار پيک، روندي نزولي يا صعودي مي يابد.
    تسليم پلاستيسيته دوگانه: مدل توسعه يافته موهر- کلمب نرم شونده/ سخت شونده که علاوه بر شبيه سازي گسيختگي برشي، قادر به شبيه سازي فشردگي بازگشت ناپذير در ماده مي باشد.
    پلاستيسيته کم-کلي(Cam-Clay): اين مدل رفتاري براي شبيه سازي موادي به کار مي رود که مقاومت برشي و تغيير شکل آن ها، تابعي از تغييرات حجمي ماده است. اين مدل رفتاري بيشتر براي مدل سازي پي هاي مستقر بر رس نسبتا خالص کاربرد دارد. بارزترين خصوصيت اين مدل رفتاري، ثابت نبودن مقدار مدول الاستيک در هنگام بارگذاري و باربرداري است.

مدل های رفتاری متفاوت موجود در نرم افزار فلک
در هنگام شبيه سازی رفتار يک ماده در محيط عددي، براي انتخاب مدل رفتاري مناسب بايد سه نکته را مد نظر قرار داد:
    مهم ترين پارامترها در پروژه، چه پارامترهايي هستند؟
    آيا به اين پارامترها دسترسي وجود دارد؟
    هدف کاربردي از مدل سازي چيست؟
از بين اين مدل ها، مدل رفتاري موهر-کلمب بيشترين کاربرد را به خصوص در علوم مهندسي ژئوتکنيک دارد. علاوه بر این، اطلاعات ورودی این مدل رفتاری ساده بوده و انطباق زیادی با آزمایش ها و برداشت های ژئوتکنیکی مرسوم دارد. همچنین، در بسیاری از مسائل ژئوتکنیکی، هدف بررسی مسئله از ديدگاه مکانيزم تنش- گسيختگي است.

برای نصب FLAC به چه سیستمی نیاز دارید؟
آخرین نسخه‌ی نرم‌افزار فلک بر روی ویندوزهای ۳۲ و ۶۴ بیتی نصب می‌شود. نصب این نسخه نیازمند دست‌کم پردازنده‌ی دو هسته‌ای، ۱ گیگابایت رم و ۵۰۰ مگابایت فضای خالی در هارد است. امکان نصب فلک بر روی هر سه ویندوز ۷، ۸ و ۱۰ وجود دارد. به‌طورکلی یکی از مزایای این نرم‌افزار عدم محدودیت CPU برای تحلیل مدل و حافظه برای ذخیره‌ی خروجی‌های آن است.