RFPA3D学习

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RFPA- Parallel程序使用说明书
RFPA
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-Parallel用户手册总览
欢迎您使用真实破裂过程分析并行系统软件RFPA
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-Parallel。本手册 将一步
步指导你学习和使用RFPA
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-Parallel。
对于使用R FPA
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-Parallel软件系统来说，我们假设您是一个新手，对
RFPA< br>2D
RFPA
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以及类似的材料破坏与失稳的分析软件您只是有很少经验，或 者
完全没有经验。我们在本手册中提供的信息主要是面向RFPA
3D
-Parall el用户来说
这些信息大多数都是有用的。
本手册提供了学习RFPA
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-Parallel的经验，但对于计算和程序的内部执行则
不作详细解释。即使您对Windows操 作系统、Linux操作系统还是一个初学者，也
不用担心您对RFPA
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-Par allel的正确使用，因为RFPA
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-Parallel具有强大的可视
化界面 。建议您在使用RFPA的同时放一本有关Windows操作系统、Linux操作系
统使用的书籍供 查阅，这种“即用”的学习方法能使您达到事半功倍的效果。
本手册将RFPA
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-Parallel的基本理论概念、使用方法、实际问题的数值计算
及系统技术支持结合在一起。它设 计成从头到尾学习，但用户可以根据自己的实
际情况，仅参考感兴趣的部分而跳过其它部分或通过联机获 得帮助。如果您熟悉
RFPA
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-Parallel那么将会很快掌握RFPA3D
-Parallel。
在学习的过程中，如果有什么疑问，可以咨询大连力软科技有 限公司的技术
工程师，我们将竭诚为您服务！另外，您也可以登陆大连力软科技有限公司在线
http: 以获取RFPA-Parallel软件最新的信息。



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RFPA- Parallel程序使用说明书
目 录
第1章 RFPA方法要点 ......... .................................................. .................................................. ....... 1
1.1 RFPA程序原理 ....................... .................................................. .......................................... 1
1.2 RFPA
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-Parallel可研究的问题： ........... .................................................. ....................... 2
第2章 RFPA
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-Parallel软件系统功能与特点 ................. .................................................. .......... 3
第3章 RFPA
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-Parallel的使用 .. .................................................. ................................................. 6
3.1 工作区介绍 .................................. .................................................. ...................................... 6
3.2 菜单和工具栏介绍 ......................................... .................................................. ................... 8
3.3 模型建立 ............... .................................................. .................................................. ......... 35
3.4 计算过程与停止 ..................... .................................................. ......................................... 50
3.5 结果分析 ..................................... .................................................. ..................................... 51
3.6 导入模型 ............................................. .................................................. ............................. 60
3.7 并行计算 .... .................................................. .................................................. .................... 63
3.8 颜色设置 ............. .................................................. .................................................. ........... 66
第4章 RFPA
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-Parallel 命令 .................................................. .................................................. .. 69
第5章 RFPA
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-Parallel 名词解释 ....... .................................................. ..................................... 72
第6章 算例列举 ............................................. .................................................. .............................. 76
6.1 基本岩石力学数值试验 ....................................... .................................................. ........... 76
6.2 桥梁模型破坏 .................... .................................................. .............................................. 76
6.3 圆形巷道破坏过程的声发射特征 ........................... .................................................. ....... 77
6.4 薄板点载荷作用下的破坏过程 ................. .................................................. ..................... 77
6.5 岩体水压致裂过程 ........ .................................................. .................................................. 78
服务信息 ...................................... .................................................. .................... 错误！未定义书签。

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RFPA- Parallel程序使用说明书
第1章 RFPA方法要点
1.1 RFPA程序原理
岩石（岩体）是地质、采矿、石油、水利等部门经常涉及的最基本的天然材
料。天然的岩体是非 连续、非均质、非弹性、各向异性的介质。它具有时效性、
记忆性和对环境的依赖性。尽管经典力学推衍 了诸多的理论公式，但面对复杂的
工程岩体材料仍显得无能为力。在许多实际工程当中，依据理想化的模 式计算出
的诸如岩体变形、破坏和强度等与实际相差甚远。煤矿岩爆、瓦斯突出、采场顶
板垮落 、水坝开裂、岩土边坡失稳、地震等众多灾害性事故的发生，不仅给国家
和人民财产造成了巨大损失，同 时也表明，人类目前尚缺乏对岩石（岩体）材料
的不规则性、复杂性和物理力学非线性本质的认识和解决 这些问题的方法，致使
许多岩石力学问题无法定量或定性地予以解释和分析。
岩石力学问题， 广义讲包括岩石破坏问题。岩石之所以产生非线性变形，就
是因为岩石在受载过程中其内部不断产生微细 破裂。这种微细破裂的不断发展便
导致最终的宏观破裂。通常的有限元方法尽管可以模拟岩石的非线性变 形，但只
是在宏观行为上的一种“形似”，而没有模拟出岩石在变形过程中的微破裂进程，因
而 不能做到“神似”。
为了解决岩石破裂过程的分析，采用有限差分法、有限单元法、边界元法、
半解析元法、离散元法等数值模拟方法在全面解决复杂的岩土工程问题，例如岩
土材料的非线性问题、 岩体中节理、裂隙等不连续面对分析计算的影响、分步开
挖与充填施工作业对围岩稳定性的影响等等方面 都不同程度的存在缺陷。1995年，
软件系统创始人唐春安教授针对这些问题提出了基于有限元基本理 论，充分考虑
岩石破裂过程中伴随的非线性、非均匀性和各向异性等特点的新的数值模拟方法
“ RFPA（Realistic Failure Process Analysis）方法”， 即真实破坏过程分析方法，

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其主要要点如下：
● 将材料的不均质性参数引入到计算单元，宏观破坏是单元破坏的积累过程。
● 认为单元性质是线弹- 脆性或脆-塑性的，单元的弹模和强度等其他参数服从某
种分布，如正态分布、韦伯分布、均匀分布等。
● 认为当单元应力达到破坏的准则发生破坏，并对破坏单元进行刚度退化处理，
故可以以连续 介质力学方法处理物理非连续介质问题。
● 认为岩石的损伤量、声发射同破坏单元数成正比。

1.2 RFPA
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-Parallel可研究的问题：
● 岩石试件加载变形破坏、岩石的声发射
● 巷道的破坏（大规模计算）
● 地下工程开挖与支护（大规模计算）
● 岩石、混凝土等材料中的热固耦合问题
● 混凝土等脆性材料变形破坏
● 陶瓷、复合材料变形破坏模拟分析
● 岩石（体）流固耦合分析（大规模计算）

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第2章 R FPA
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-Parallel软件系统功能与特点
RFPA
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- Parallel软件系统继续保持RFPA
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单机版的功能和特点，具有友好
的用户交互界面，概括起来主要有以下功能：
1．模拟岩石的破裂过程，真是模拟岩石力学实验室的各 种类型的加载试验，
包括单轴压缩、单轴拉伸、双向加载以及真三轴试验。

2．模 拟工程结构破坏过程。实现三点弯曲加载试验、四点弯曲加载试验以及
桥梁、隧道等混凝土和岩石工程结 构的破坏。

3．模拟岩石破裂过程的声发射规律，从而研究岩石破裂过程的声发射频度与< br>震级关系以及岩石失稳破坏的前兆特征等特点。


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4．模拟三维裂纹的扩展过程，包括裂纹的萌生、扩展以及贯通，还 可以研究
实现多裂纹之间的相互作用。


5．允许模拟计算由于分 步开挖引起的应力重新分布对进一步变形和破坏过程
的影响，也就是说在模拟地下开采中伴随的破坏过程 时更接近于实际情况。
6．可以通过专门作图工具（见工具条介绍）考虑模拟材料的微观缺陷，也可< br>以考虑节理、裂隙等宏观缺陷。
7．可以模拟自重引起的破坏过程。地下破坏、地表沉陷、采动 影响下煤岩顶
板冒落、边坡失稳等问题的模拟功能。下图是用RFPA- Parallel软件系统在模拟的
节理岩质边坡破坏过程图。






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8．流固耦合模拟分析






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第3章 RFPA
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-Parallel的使用
3.1 工作区介绍

图 像区：这是建立模型和查看计算结果图像的窗口，图像可以根据图像变换
工具栏或者菜单栏进行调节位置 、大小和方向，用右边的工具栏来选择图像的类
型。图像区的最低下是图片的类型以及记载的步数信息， 图像区的右边是图例，
根据图像的颜色可以找到对应的数值的大小。
工程区：工程区最下有三个属性区。从左到右分别是设计区、剪裁区和结果
区。


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主菜单：包括文件、编 辑、查看、变换、曲线、设置以及窗口菜单。可以完
成模型的建立、结果查看以及变换图像的大部分功能 ，后面详细介绍。

图像变换工具栏：可以查看模型的前、后、左、右、上、下以及XYZ坐 标轴
下的垂直面，还可以分别把图像向上、下、左、右、以及左上、右下、右上、左
下移动以及 绕X、Y或Z坐标轴转动的功能。

计算过程中用户可以查看前面计算结果，可以直接在工具 栏中输入需要跳转
的步数和步中步，也可向前或向后的方式前后浏览。

加载步结果浏览工具条

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图像选择工具栏
图像选择工具栏：结果曲线有最大主应力、最小主应力、中间主应力、最大< br>主应变、中间主应变、最小主应变以及X、Y、Z三个方向的位移、声发射分布、
弹性模量、单轴 抗压强度、损伤的结果图像。
3.2 菜单和工具栏介绍
3.2.1 File菜单

文件菜单命令可以使我们对设计工程实际问题并且计算过程中所涉及的各种

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各样的源文件进行管理文件菜单包括了以下命令：新建、打开、关闭 、保存、另
存为、打印、打印预览、打印设置、退出。这些命令功能作用详细说明如下：
新建(New)
用这一命令在系统内创建一个新的RFPA工程文档，通过新建文件对话框创 建
用户希望的工程文件夹的名称以及存放的位置。
工具栏按钮图标:
打开(Open)

用这一命令在系统内打开一个工程文件，因RFPA-Parallel软件系统是一个多
文档 软件，所以它允许打开多个文件，在窗口菜单里可以看见打开的多个文件的
名字，用户也可以从文件菜单 里快捷打开最近保存的四个文件。
工具栏按钮图标:
关闭(Exit)

用这一命令在系统内关闭所有的窗口，包括当前活动的RFPA- Parallel软件系
统工作平台，RFPA-Parallel软件系统在执行关闭命令时，建议用 户保存已改变的
工程文件，如果在关闭工程时没有保存，则用户对当前文件的所有改变将无效。
在关闭没有命名的工程文件时，程序将显示另存为对话框，建议用户对工程文件
命名并保存。
保存(Save)
用这一命令保存用户创建的工程文档，单击可保存活动工程文档，可用另起

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文件名或置于另一位置的办法来保存活动文档的副本。在进入RFPA-Parallel工作
平台时，程序要求用户必须给新建的文档命名，这样可防止停电或其它原因造成
的工程文档的丢失。
工具栏按钮图标:
另存为(Save As)

用这一命令保存用户创建的 工程文档。用另给文件名或置于另一位置的办法
来保存活动工程文档的副本。在执行保存命令时程序弹出 为另存为对话框。在进
入RFPA-Parallel工作平台时，程序要求用户必须给新建的文档命名 ，这样可防止
停电或其它原因造成的工程文档的丢失。
打印(Print)
用这一 命令在系统内打印用户创建的工程文档。执行此命令后将按系统缺省
打印当前窗口的所有内容，打印出的 最后格式为系统所设定格式。要更改设置请
参看打印设置命令。
打印设置(Print Settings)
用这一命令在系统内设置用户的打印类型。执行此命令后将弹出打印设置框，包括设置用户连接的打印机、打印纸的类型、打印质量、打印内容、打印范围等，
改变设置，然后按 确定键即可。
打印预览(Print Preview)
用这一命令在系统内使屏幕显示与 打印结果完全一致在“显示比例”对话框中
（“视图”菜单上），如果把显示比例设置成 100%，则显示效果最接近打印结果。

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可以对显示的大小和范围进行调整。
导入Patran文件(Import Patran Model):
用于导入采用Patran生成的模型，如果你需要计算非规则网格的模型和工程问题，就要用到这部分功能。首先将Patran接口安装程序Ptor_安装完毕，
建立模型之后 ，采用导出的办法，导出四个接口文件，存放在RFPA-Parallel的安
装目录下面，新建一个 工程，在设置好模型的材料参数之后，运行菜单中的本命
令，就可以直接导入模型。
3.2.2 View菜单

图像复位(Reset):

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图像的移动位置、变形系数、放大系数全部复位。当图像移动坐标过 大，或
者放大系数太大，超出图像工作区或者不便于观察的角度的时候，可以采用本功
能恢复图 像的原始状态。
工具栏按钮图标:
查看背面(Back View)

变换图形查看的角度，改为从背面查看。
工具栏按钮图标:
查看顶部(Top View)
变换图形查看的角度，改为从顶面查看

工具栏按钮图标:

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查看底面(Bottom View)
变换图形查看的角度，改为从底面查看

工具栏按钮图标:
查看左面(Left View)
变换图形查看的角度，改为从左面查看

工具栏按钮图标:
查看右面(Back View)
变换图形查看的角度，改为从右面查看

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工具栏按钮图标:
XY (+Z)
变换图像，使用户查看XY面，Z轴正方向面向用户，如下图所示：

X
Y
Z

工具栏按钮图标:
XY(-Z)

变换图像，使用户查看XY面，Z轴负方向面向用户，如下图所示：

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X
Z
Y

工具栏按钮图标:

ZX (+Y)

变换图像，使用户查看ZX面，Y轴正方向面向用户，如下图所示：
X
Z
Y

工具栏按钮图标:
ZX (-Y)

变换图像，使用户查看ZX面，Y轴负方向面向用户，如下图所示：

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X
Y
Z

工具栏按钮图标:
YZ (+X)

变换图像，使用户查看YZ面，X轴正方向面向用户，如下图所示：
Z
Y
X

工具栏按钮图标:
YZ (-X)

变换图像，使用户查看YZ面，X轴负方向面向用户，如下图所示：


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Z
X
Y

工具栏按钮图标:
状态行

在界面的下面是状态提示行，用以告诉用户一 些信息，状态行显示出光标所
在的信息，并告诉用户工具条和菜单的具体含义。
查看工具栏(View Bar)
显示或者隐藏图像变换工具栏，默认情况下是显示该工具栏 。如果你觉得桌
面空间不够大的时候可以隐藏。如果你需要该工具栏提供快捷方式，请你选择本
菜单。
图像类型工具栏(Picture Type Bar)
显示或者隐藏图像类型工具 栏，默认情况下是显示该工具栏。如果你觉得桌
面空间不够大的时候可以隐藏。如果你需要该工具栏提供 快捷方式，请你选择本
菜单。
主工具栏(Toolbar)
显示或者隐藏最上面的主工具栏，默认情况下是显示该工具栏。如果你觉得

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桌面空间不够大的时候可以隐藏。如果你需要该工具栏提供快捷方式，请你选择
本菜单。

3.2.3 Translation菜单

向左移动(Move Left)

按照给定比例把图像区的图像向左移动。
工具栏图标按钮:
向右移动(Move Right)

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按照给定比例把图像区的图像向右移动。
工具栏图标按钮:
向上移动(Move Up)


按照给定比例把图像区的图像向上移动。

工具栏图标按钮:
向下移动(Move Down)
按照给定比例把图像区的图像向下移动。


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工具栏图标按钮:
向左上移动(Move Upper Left)
按照给定比例把图像区的图像向左上移动。

工具栏图标按钮:
向右上移动(Move Upper Right)

按照给定比例把图像区的图像右上移动。
工具栏图标按钮:
向左下移动(Move Bottom Left)
按照给定比例把图像区的图像向左下移动。

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工具栏图标按钮:
向右下移动(Move Bottom Right)
按照给定比例把图像区的图像向右下移动。

工具栏图标按钮:
X方向放大(X Zoom In)
不等比例放大图像，将X方向的尺寸变长。


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X方向缩小(X Zoom Out)
不等比例放大图像，将X方向的尺寸缩小。

Y方向放大(Y Zoom In)
不等比例放大图像，将Y方向的尺寸变长。

Y方向放大(Y Zoom Out)
不等比例放大图像，将Y方向的尺寸缩小。

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Z方向放大(Z Zoom In)
不等比例放大图像，将Z方向的尺寸变长。

Z方向缩小(Z Zoom Out)
不等比例放大图像，将Z方向的尺寸变长。

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放大模型(Zoom In)
将模型三个方向按照等同比例放大。

工具栏按钮图标：
缩小模型(Zoom Out)
将模型三个方向按照等同比例缩小。

工具栏按钮图标：

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3.2.4 Curves菜单

声发射曲线(AE Curves)：
显示声发射(破坏单元)与加载步之间的关系曲线对话 框、加载步和声发射（破
坏单元）能量之间的关系曲线对话框。X轴为加载步，Y轴为声发射个数或者声 发
射能量。

工具栏按钮图标:
加载位移- 加载步曲线(Displacement Vs. Step)

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显示加载步- 加载位移量的曲线。X轴为加载步，Y方向为加载位移，位移的单
位为毫米(mm)。

加载(应)力-加载步曲线(Stress vs. Step):
显示加载步- 加载(应)力的曲线。X轴为加载步，Y方向为加载(应)力(单位为MPa
或者N)。

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加载(应)力-加载位移曲线(Stress vs. Displacement):
显示加载位移-加载(应)力的曲线。X轴为加载位移(单位为毫米) ，Y方向为加
载(应)力(单位为MPa或者N)。

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工具栏按钮图标:
3.2.5 Setting菜单


重新计算(Restart):

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在不改变当前设置的情况下，重新计算。本命令包括重新设置和开始 计算两
部分。如果点击重新设置(Reset)之后，点击开始计算命令按钮，也可以实现重新
计算功能(Restart)。
重新绘制图像(Redraw):
本菜单命令主要是为了计 算完毕之后，自动生成图像文件。点击之后出现下
面的对话框，可以选择需要生成图像文件的起始和最终 步数以及生成图像的类型。
具体参见结果分析的图像文件处理部分。

停止绘制图像(Step Redrawing)
在上面的图像绘制过程中，用户干预停止生成图像文件使用本菜单命令。
从当前步开始计算(Recomputed From Current Step):
如果 你发现了计算错误并且并不想从开始步数开始计算，可以采用浏览的办
法，在浏览工具栏中输入你希望的 开始步数，然后可以从您指定的步数开始重新

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计算。在这种情况下，一般是用户更改了加载量或者重新调整了计算模型。
高级设置(Advanced Settings):
运行本菜单命令后出现下面的对话框， 本对话框包括颜色设置以及求解器的
选择等内容，建议普通用户一般不要修改其中的设置。高级选项的一 些常用的功
能将会在后面详细解释。

工具栏按钮图标:

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AE选项（AE Settings）
主要是声发射（破 坏单元）的一些选项，包括破坏球体的标准半径，显示的
内容。工具栏按钮图标:


关闭服务器端的监听(Close Server Listening):
这个命令是在并行计算时候使用的，如果你不是并行版本用户，可以不用关
心这个命令的功能。
如果您在并行计算机的服务器端已经打开了监听任务，并且Windows客户端
已经连接上去 了，你可以不必登录到并行计算机服务器上去关闭监听程序，通过
本命令就可以关闭。如果你并没有启动 服务器端的监控程序，或者已经和服务器
端没有连接上，您将无法通过本命令达到目的，此时将会出现下 面的对话框：

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3.2.6 Windows菜单

窗口菜单所提供的命令用来对RFPA- Parallel软件系统中的窗口进行管理，用
户可以在里面直接查看原始设计窗口、各种 应力图等。



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弹性模量图(Elastic Modulus)：
在图像显示区显示弹性模量图。
单轴抗压强度图(Strength)：
在图像显示区显示单轴抗压强度图。

分别在图像显示区显示三个方向的位移图像。

分别在图像显示区显示最大主应力、中间主应力和最小主应力图像。

在图像显示区显示AE分布图像。

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新建一个工 程，出现一个新建工程文件夹的选项，所有的工程文件都在这
个文件夹下。如果当前已经有一个新的工程 ，必须关闭当前工程才可以新
打开一个已经存在的工程。如果当前已经有一个新的工程，必须关闭当前< br>工程才可以打开另外一个。
保存当前工程。
记录文件，用户可以记录当前工程的一些设置。
拷贝当前图像窗口的内容到剪贴板上。
声发射选项窗口，后面详细介绍声发射的选项和显示。
连接到力软公司网站http:
颜色选项，包括背景颜色、图像颜色以及图例。
撤销功能，由于文件比较大，用户必须注意只能撤销一步。
显示应力-应变曲线对话框。
打开并行计算下的并行机地址和用户设置对话框。
设置利用工具栏上的放大和缩小比例系数以及图像移动系数。
图像复位功能，图像放大系数、变形系数、以及空间位置的复位。
网格划分对话框。
缩小图像，缩小的比例按照放缩比例系数确定。
放大图像，放大的比例按照放缩比例系数确定。
设置一种新的材料类型，包括材料、支护和开挖，以后所设置的材料都是
当前材料。
停止计算，如果当前步没有计算完毕，当前步数据将会丢失。建议用户改
变计算步数，等待完成用户设定 的计算步数后，程序自行停止。
启动计算程序，开始计算。
打开系统选项对话框。
设置计算步，以及边坡版本的设置。
设置边界条件。


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3.3 模型建立
RFPA
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-Pa rallel软件系统由于从设计到具体的实现过程就时刻注意到系统的
可视化，所以新系统的用户界面 不出现任何与数值计算方法有关的术语，用户无
需掌握专门的数值计算方法，只需提供与研究对象有关的 几何参数和力学参数，
就可以用几何作图方式构造力学模型；所有操作都是针对图形进行的。用户只需< br>利用内藏的高性能作图工具绘出结构物的图形，并为组成结构物的各个部分指定
材料的力学参数， 然后指定边界条件，即可进行计算分析。
3.3.1 新建一个工程
对于简单的模型RFP A
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-Parallel可以直接设置，通过简单的命令可以完成，
对于比较复杂的 网格以及工程模型，需要采用导入的办法，从PATRAN或者
ANSYS导入模型。这里先介绍简单模 型的设置。
RFPA
3D
-Parallel软件系统对任何一个实际模拟对象的赋 值包括网格划分、边
界条件、控制条件等都是基于面向用户的对话框。首先新建一个工程，会出现一下的对话框。RFPA
3
D-Parallel中每个工程都存放在一个单独的文件夹里， 用户可
以指定该文件夹的位置和名称。如果这个文件夹和RFPA
3D
-Parall el安装目录不在
同一个磁盘下，会出现提示，建议用户把工程目录放在安装目录下，以便加速文
件的拷贝速度。

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RFPA-Parallel程序使用说明书

选择工程文件夹对话框
3.3.2 材料属性的设置
在第一次划分网格时，需要设置模型的一种材料物理力学属性。 如果用户没
有设置材料属性，那么就采用了程序默认的一种材料。当然用户可以修改这种默
认材 料，点击按钮，会出现材料属性的对话框：

用户可以选择实体材料、支护或者开挖体。选择实体之后会出现材料属性设
置的对话框。

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RFPA-Parallel程序使用说明书
材料的均质度和平均值：
对任意ax?a
?
0,
?
f(x)?
?
1(b?a),a?x?b
?
1,x? bx?b
?

E(x)?
b?a
?u
2
，这里引入 一个平均分布的期望值偏差
S
来描述平均其期望值
分布的离散程度，其中：
S?
b?a
2

变换后可以知道：
a?u?S

b?u?S

f(x)
u-S
u
u+S
x

均匀分布中期望偏差的定义


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RFPA-Parallel程序使用说明书
定义一个变量来表示期望偏差和期望值之间的关系：
?
?
Sb?a
?
ub?a

正态分布是一种比较常 用的分布，可以采用期望值
?
和方差S来描述。为了方
便起见，这里采用一个方差系数 来描述方差和期望值之间的关系：
S
v?
?

Weibull分布的密度函数为：
?
x
?
f(x)?
? ?
?
?
exp
?
?()
?
?
,x?0?
?
?

分布函数为：
?
x
?
F( x)?1?exp
?
?()
?
?
?
?
?

反函数变换：
?
x
?
u?1?exp
?
?()< br>?
?
?
?
?

如果
u
为[0，1]上的随机数，可以得到Weibull分布的随机数的计算公式：
x?
?
?
?ln(1?u)
?
1
?


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关于均质度的详细介绍，可以参考有关RFPA的书籍和论文，您将会得到比较
全面的解释。
RFPA
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-Parallel中有四种破坏准则，用户可以选择适合自己的合理的 破坏准

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则。RFPA
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-Parallel中把细观单元损伤分为两种，即拉伸损伤和剪切损伤。当应
变状态达到了最大拉伸 应变准则引起拉伸损伤；压应力或者剪应力导致应力状态
满足剪切破坏准则，则发生剪切损伤。对于岩石 类准脆性材料，特别是在特殊细
观尺度的情况下，单元主要发生拉伸损伤，因此如果细观单元同时满足剪 切破坏
准则和拉伸破坏准则，此时拉伸准则优先。
带拉伸破坏准则的Mohr- Coulomb准则的表达式如下：
1?sin
?
?
?
3
?
?
c
?
?
1
?
1?sin
?
?
?
?
??
?
t
?
3
1?sin
?
?tan
2
?
1?sin
?

?
1?
?
c
?
??
t
?
1
?
?< br>c
?
??
t

?
?
其中
?
?
?
4
?
?
2
，也就是剪切破断角。
Mohr-Coulomb准则体现了岩土材料剪切破坏的实质特征，但是这类准则没有
反应中 间主应力的影响，不能解释岩土材料在静水压力作用下的屈服或者破坏现
象。Drucker- Prager准则，是在Mohr-Coulomb准则和Mises准则基础上扩展和推
广得到，可以 考虑中间主应力的影响和静水压力作用，因此RFPA- Parallel中也可
以选择Drucker-Prager准则代替Mohr- Coulomb准则作为剪切破坏准则。
Drucker-Prager准则的表达式为：
f?
?
I
1
?J
2
?K
其中


40

3D
RFPA-Parallel程序使用说明书
J
2
?
1
?
222
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
???
12
?
23
?
31
?
?

6
?
I
1
??
1
?
?
2
?
?
3

?
?
2sin
?
3(3?sin
?
)

6ccos
?
3(3?sin
?
)

K?
Mohr-Coulomb理论的力学模型和它的数学表达式可以看到它的力学模型中含有中间主应力，但在数学建模中却丢掉了中间主应力。它实际上只考虑了一个
剪应力及其面上的正 应力, 也可以称之为单剪强度理论。西安交通大学俞茂宏教授
在1985年提出了著名的双剪强度理论 ，可以考虑两个剪应力及其面上的正应力。
在RFPA- Parallel中，也可以选择采用双剪强度准则代替Mohr- Coulomb准则。双
剪强度准则用下式表示：
F?
?
1
?F?
?
2
(
?
2
?
?
3
)?
?
t
?
2
?
1
(
?
2
?
?
3
)?
??
3
?
?
t
2
?
1
?
??
3
1?
?
?
?
??
3
?
2
?
1
1?
?

?
?
其中
?
t
?
c
。
Heo k和Brown根据岩体性质的理论和实践经验，用实验法得到了岩块和岩体
破坏时主应力之间的关系：
?
1
?
?
3
?m
?
c
?
3
?s
?
c
2


41

3D
RFPA-Parallel程序使用说明书
其中：
?
1
—为破坏时的最大主应力；
?
3
—作用在岩石试样上的最小主应力；
?
c
—岩块的单轴抗压强度；
s
—跟内聚力相关的常数，根据经验取值；
m
—跟摩擦角类似的常数，根据经验取值。
参数的取值可以参考相关文献。
材料的压拉比系数可以通过采用单轴抗压强度与单轴抗拉强度值比得到。
计算流固耦合问题，还要设置材料的相关渗透特性参数：
X、Y、Z方向的渗透系数（目前程 序的计算模型假设的是各项同性体，所以三方
向的渗透性保持一致）；孔隙水压力系数Porepres sure Coeff.，用以计算流固耦
合中的有效应力；以及孔隙率Porosity ratio。

42

3D
RFPA-Parallel程序使用说明书

需要注意的是，在设置 了一种材料的属性之后，本材料就视作是当前材料组，
以后添加的模型都是归属于当前的材料组。如果用 户需要设置另外一种材料组，
需要重新点击本命令通过本对话框来设置。
如果用户选择的是支 护或者是开挖体，那么首先会出现提示用户设置后面设
置的支护或者开挖体的支护步数或者开挖步数，然 后才会出现材料属性设置的对
话框。
如果计算流固耦合问题，选择开挖，则还需输入挖空单元 的材料属性，及空
单元的渗流初始条件。

43

3D
RFPA-Parallel程序使用说明书

3.3.3 网格划分
确定材料的然后选择工具栏中的 按钮，会出现下面的对话框：

划分网格对话框

44

3D
RFPA-Parallel程序使用说明书
分别输入X、Y、Z三 个方向的单元数目和尺寸，建议用户三个方向的单元数
目和尺寸保持比例，尽量划分正六面体单元。在采 用奔腾4（CPU主频3GHz、内
存1G）的计算机，最多能计算15万单元的模型，内存越大，计算 的规模就越大。
如果您是并行版本的用户，请和Mechsoft技术人员咨询计算的规模和速度。确定
之后会出现所设置的长方体模型，如下图所示：

3.3.4 边界条件

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RFPA- Parallel程序使用说明书

设置完材料和网格之后，需要设置边界条件。点击工具栏 上的会出现边
界条件的对话框。对于比较简单的模型，可以采用RFPA生成模型和设置边界条件。 < br>当采用RFPA生成的模型时，每个方向有四种加载方式：位移加载、应力加载
和围压加载或者不 加载。Z方向作为主方向，只有两种模式可以选择，当然当应力
加载设置为0的时候可以看作是不加载。 X、Y、Z三个方向上可以有不同的组合，
因此有32种加载方式。
如果X方向选择恒定位移 增量加载、Y和Z方向采用相等的恒定围压加载就可
以实现常规三轴试验，而Y和Z方向采用不相等的恒 定围压加载就可以实现真三轴
试验。
对于需要固定某一个面，或者某一个面上的中心点的模型 ，可单击边界条件
对话框中的Fixed boundary按钮，弹出如下对话框，进行设置。

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3D
RFPA-Parallel程序使用说明书

如果您采用的是用其它建模软件导入到RFPA- Parallel中，那么加载方式由你
建模时设置的加载方式和边界条件。
3.3.5 控制条件
在计算之前，还需要设置好加载的控制条件。控制条件包括加载步数的设置，
以及 跟加载步有关系的一些特殊方法的选择。点击工具栏上的
现下面的对话框。
自适应加载是根据 破坏单元的多少来判断下一步需要加载的加载量，目前只
适用于X方向的自动调整加载。
如果 您选择的是蠕变问题，那么还需要设置好蠕变的起始步数。如果您需要
采用离心机加载功能，需要在后面 的对话框中输入重力系数，系统会根据你设置
的这个系数每一步自动增加重力。
当您设置好控制条件之后，就可以开始进行计算了。
按钮，就会出

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3D
RFPA- Parallel程序使用说明书

如果计算流固耦合问题，需要选中Flow Problem，此时程序主界面将自动调
整，弹出新的工具条，如下图：


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3D
RFPA- Parallel程序使用说明书

弹出工具条

其中第一个“F”图标 代表渗流边界条件设置，计算前必须进行该项目的设置，在非导入版
里面，只针对6个模型表面进行设置 ，每选择一个面，都要点击Apply，以添加，最终设置完
全部6个面后，点击OK即可。

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3D
RFPA- Parallel程序使用说明书

工具条中其他几个图标，分别用于显示渗流计算结果的水压分布、流速分布。
3.4 计算过程与停止
新的RFPA
3D
-Parallel软件系统增加了实时控制，也 就是可以在计算过程中及
时反馈计算的进度，在未完成计算时，如果认为设计的方案不合理，可以强制终
止，从而减少计算机时的浪费。由于利用了Windows环境的动态连接功能，
RFPA3D
-Parallel可快速进行100,000单元以上的分析计算。最大容量取决于计算机< br>的硬件性能但内存不受任何限制。
在不改变模型设置的情况下，可以运行Restart命令来 重新进行计算。如果点
击重新设置(Reset)之后，点击开始计算命令按钮，也可以实现重新计算功 能
(Restart)。
如果你发现了计算错误并且并不想从开始步数开始计算，可以采用浏 览的办
法，在浏览工具栏中输入你希望的开始步数，然后可以从您指定的步数开始重新

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3D
RFPA- Parallel程序使用说明书
计算。在这种情况下，一般是用户更改了加载量或者重新调整了计算 模型，用户
可以不必从第一步开始重新计算，可以运行Settings -> Re- computing From
Current Step命令来实现目的。
3.5 结果分析
3.5.1 计算结果的浏览
通过点击浏览工具条或者输入计算步数，就可以读取相应的数据文件，显示计算
结果图像。

：点击此按钮,可以回到计算的第一步。
：点击此按钮，可以回到当前显示步的前 一小步。如果前一步还有步中步，
那么将显示前一步的最后一小步。
：点击此按钮，可以显示当前显示步的后一小步。
：退后到所有计算步的最后一步。
在工具条中直接输入需要显示的步数，然后回车，也可以直接浏览到该步。如果
你的计算网格比较多， 读取数据比较大，点击或者回车之后，需要稍微等待。
3.5.2 结果图像的保存
首先把 图像区窗口调节到合理的大小，把图像调整到最佳位置，然后保存图
像。为了提高图像的精度和清晰度， 保存图像的图片类型为BMP位图。保存当前

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3D
RFPA-Parallel程序使用说明书
视图中的图像的方法：
1、点击工具栏上的，当前图像将自动保存工程文件夹下的相应图片目 录中，
图片将以XXXX－YYYY_的形式保存。其中，XXXX代表计算步，YYYY
代表 步中步，ZZZZ代表图片的类型。
2、在图像区单击右键，会出现右键菜单，如下图所示：

点击“Copy to clipboard”，当前图像区的图像将会保存到内存中，您可 以直接
粘贴到Word文件、画笔文档或者其他编辑工具软件中。
点击“Save to File”，将会出现一个对话框，提示您选择图像文件的存放位置
并确定文件名字。
保存多步计算结果图像的办法：
点击 主菜单—>Settings—>Redraw Pictures，会出现下面的设置对话框：

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3D
RFPA-Parallel程序使用说明书

在左边对话框中分别输入需要绘制图形的起始步数、结束步数和间隔步数，
在右边选择图像类型，点击确 定，系统将自动读取相应的数据文件，并且绘制您
所选择的图像，存放到工程文件夹下。
需要 注意的是在保存图像的时候要把图像区大小调节合适，图像区越大，保
存结果所得到的图像文件也越大； 另外保持RFPA-Parallel在Windows操作系统所
有打开窗口的最顶层，保证没有窗口 遮挡图像区，建议用户在计算完毕之后生成
图像，调节三维图像到最佳位置，并且在绘制过程中不要进行 其它任务的操作。
3.5.3 声发射
点击工具栏上的
要修改。
声发 射球体的标准半径：默认值是2，也就是标准情况下球体半径是单元半径
的两倍，如果用户觉得声发射半 径过大或者过小，可以修改默认值。球体半径是
根据声发射释放能量的相对大小来确定独自的半径的。
按钮，会出现声发射设置的对话框。光照的位置一般不需

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3D
RFPA- Parallel程序使用说明书
最大能量过滤系数：如果出现少量能量特别大的单元，采用这个系数 可以过
滤掉，以显示出最佳的效果。
最小能量过滤系数：如果出现大量能量很小的单元，影响 显示的效果和显示
速度，可以提高本系数，过滤到这部分单元。
显示当前破坏单元（声发射） ：选择本项后，只显示当前步中破坏的单元所
产生的声发射，以前步产生的破坏不显示。
显示空单元：单元达到破坏强度之后，只有应变改变到一定程度之后才会标
志为空单元。 相同的半径：所有的破坏单元（声发射）不论能量的大小，一律采用相同的
球体半径（标准半径）绘 制三维空间图像。
如果球体立体感不强或者光照效果不佳，可以通过调节窗口大小或者放缩模
型来达到目的。


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3D
RFPA-Parallel程序使用说明书

按照能力相对大小绘制球体半径 相同半径的球体效果

3.5.4 剪切功能

剪切方位选项

剪切位置调节拉杆

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3D
RFPA-Parallel程序使用说明书

从原点对角开始剪掉角 从原点开始剪掉角


剪切切片
剪切方式有两种，一种是剪切掉一个角，另外一种是采用剪切 切片的方式（如
图所示）。剪切角部可以从原点开始剪切，也可从原点对角开始剪切。分别拉动X、Y、Z三个方向的滑动拉杆，可以移动剪切位置，显示模型内部的破坏情况和应力
位移分布。


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3D
RFPA-Parallel程序使用说明书
3.5.5 网格功能
下面的三个网格按钮都有两种状态，按下状态为该功能有效，松开状态为该
功能无效。

隐藏模型，只是显示网格(如果选定了显示网格的情况下)，可以在设置时提高
显 示速度，或者只是关心网格。

显示表面单元网格 显示表面单元和内部破坏单元网格

显示可见的表面单元网格

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3D
RFPA- Parallel程序使用说明书

显示表面单元的网格和破单元的网格。
只是显示表面单元的网格。
显示破坏后的表面单元的网格，也就是显示可见的表面单元网格，内< br>部破坏单元网格和没有破坏的单元网格都不显示，本功能在显示模型（
选中）状态下有效。
3.5.6 多单元的渗流计算结果信息提取
程序计算完毕后，要提取相应的多单元渗流结果 信息，可在程序界面下方的
编辑框内输入命令行命令：
被

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3D
RFPA- Parallel程序使用说明书



其中的rec表示立方体rectangle；x1 x2 y1 y2 z1 z2 表示所选择的立 方体的
坐标；startstep是要提取的数据的初始步；endstep是要提取的数据的最后步数 ；
flag表示是否对所提取出的数据进行求和（1表示求和；0表示不求和）。
示例：例如 模型尺寸为100mm×100mm×100mm，要提取出在计算步3到10
步之间所有单元的渗流结 果信息，则可以输入：
flow rec 0 100 0 100 0 100 3 10 0 (每个符号之间以空格间隔)。
之后弹出一对话框，提示是否提取数据成功，如果 提取成功，则相应的数据
以一个dat文件的格式保存于工程目录下。

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3D
RFPA- Parallel程序使用说明书
同理，要提取一条线上的多单元渗流信息，可输入如下命令：

同理，要提取一个圆柱（圆面）上的多单元渗流信息，可输入如下命令：


3.6 导入模型
如果用户的模型比较复杂,可以采用Patran或者Ansy s的前处理功能生成网格
以及加载模型，然后选择主菜单的命令可以直接导入模型。
3.6.1 初次运行接口文件安装
⑴自动安装：只需运行PTOR_文件，即可实现接口文件的安装。
注：需要保证PATRAN已经安装到机器上。
⑵手动安装：
①拷贝文件到PATRAN安装目录下（如：
D:2005）或者用户已经设置好的工作目录。
②修改PATRAN安装目录下（如：D:2005）的
文件文件，在文件最后加入如下代码并 保存：

60

3D
RFPA-Parallel程序使用说明书
!! LIBRARY
!! LIBRARY KEEPOPEN
()
3.6.2 导出结果操作
（以下是在PATRAN中操作）
⑴导出模型前提：
保证网格划必须单纯的是六面体单元（三维：Hex8）和四边形单元（二维：
Quad4）；
要求单元和结点的序号要连续，且从1开始。即，一定要经过平衡
（Equivalence） 和重排序号（Renumber）；
材料属性设置完全；
约束和加载条件足够。
注：为了使计算合理、精度提高，建议在希望的破裂局部区域使用均匀的单
元，非破裂区使用过渡的大单 元。
⑵导出模型操作
在安装好导出程序以后，每次启动PATRAN在最上面的菜单行的最 后会增加
一个菜单PTOR，点击出现如下图:

61

3D
RFPA-Parallel程序使用说明书

最上面的文字解释如何操作设置开挖步数，即在中间的表格中step列对应的位
置选中，然后 在右上角的输入框内输入开挖步数，按Modify按钮即可修改步数。
设置完点击Output按钮 开始导出，最后出现提示窗口，告诉用户已经把文件
输出到C:tempptor目录里。
⑶导出文件处理
导出程序结束提示已经把，，和四个文件导
出到c:temppto r目录下，打开c:tempptor目录即可见到这四个文件，且有一个
out_的导出结果描述文件 。
3.6.3 RFPA导入模型操作

62

3D
RFPA-Parallel程序使用说明书
⑴拷贝四个结果文件到RFPA文件所在目录；
⑵新建RFPA工程并保存；
⑶设置材料属性；
⑷点菜单File->Import patran model后，可以看到模型已经导入进来；
⑸设置边界约束条件；
⑹设置加载步及计算方法；
⑺开始计算。
在Patran建模中设置好加载第一步的加载量和其它边界条件，RFPA-Parallel
可以根据这个加载条件来更改每一步的加载量(目前只是限于线性增加)，每一步的
增量可以在RFP A-Parallel的边界条件中设置(参考边界条件的设置部分)。
有关进一步采用Patran 建立模型以及加载的其它技巧，可以向力软有限公司
的工程技术人员咨询。
注意: 以上是在RFPA中操作。

3.7 并行计算
如果您购买的是并行版本，那么必 须保证您能够熟悉并行计算机的基本知识
和简单操作，并且保证您的计算机终端能够高速连接到并行计算 机上。除此之外，
你还要保证以下几点：

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3D
RFPA-Parallel程序使用说明书
是否有运行并行计算机的使用权限；
RFPA
3D
-Parallel并行计算模块是否正确安装在并行计算机上； 并行计算机并行计算目录的位置；并行通讯服务器程序是否在计算目录下，
并且已经启动。如果通讯 服务器端已经启动，会告诉您通信的端口号。
当计算机模型一切设置妥当之后，在计算之前，需要设置 好并行计算机服务
器的设置情况。点击主工具栏上的图标，会出现下面的对话框：



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3D
RFPA-Parallel程序使用说明书
去掉默认值选项，选择FTP传送文件的方式，
并进一步选择是单渗流场计算（Hydro field）还是流固耦合计算（Coupled HM），
输入您所需要计算的分块数，Total Partitions；选择并行计算方法Parallel method，
RFPA采用基于图论的区域分解算法，其中By Node是以节点为单位，By Elem是
以单元为单位。
输入并行计算机连接的IP地址以及通信服务器端获得的端口号， 用户名及密
码，最后还有文件传送的目的目录(也就是计算目录)，目录可以为相对路径，也可
以是绝对路径。相对路径是相对用户登陆Linux系统后的用户目录而言。点击确定，
如果网络连接设 置、用户名或者密码不正确，那么会出现连接出错或者传送文件
失败的提示。如果没有错误提示，您就可 以开始点击计算按钮开始计算了。
如果您的权限或者网络有什么问题，可以咨询您的计算机管理员。
RFPA
3D
-Parallel设置步骤：
启动RFPA
3D
-Parallel，建立好计算模型，不进行运算。
启动集群系统（计算节点可以不用全部启动，只启动部分）。
者使用Windows的telnet功能，选择开始->运行，输入telnet 地址，例如：
192.168.0.11 然后等待输入帐号密码
通过telnet登陆后，（1）进入计算目录(计算目录目前有4个，为rfpa)：cd rfpa1
（2）启动fem2监控程序： fem2，得到监控端口号（8001）。
填写IP地址、端口、用户名、密码、计算目录。
计算目录格式：rfpa

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3D
RFPA- Parallel程序使用说明书
所有设置完成后即可进行计算。

计算完毕，关闭telnet，如果没有其他计算任务就可以关闭集群系统。


3.8 颜色设置
设置背景颜色、边框和图例颜色：
点击，出现颜色设置对话框后，点击下面的按钮：

您可以修改背景颜色和边框颜色 ，边框颜色包括坐标轴颜色、边框颜色以及图例
颜色。最好这两种颜色有所不同。
设置图像颜色：
点击，出现颜色设置对话框后，点击下面的按钮，你可以选择彩色显示
还是黑白显示。当然，用户也可以更改两色显示的颜色范围取得合理的显示效果，
但是建议用户不要更 改彩色显示范围。

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3D
RFPA-Parallel程序使用说明书

反转图像颜色：
点击，会出现下面的对话框：


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3D
RFPA-Parallel程序使用说明书
：反转颜色
：自动过渡显示应力图像。对于位移图像只能采用过渡显示，
对于弹性模 量和抗压强度图像没有自动过渡显示。
开始
前处理分析
网格剖分 实体建模 单元赋值 控制条件
施加一个新的边界位移 应力(第
k
步）
应力分析
形成新的刚度矩阵(第
i
步
中步)
i=i
+1

计算基元节点力和位
移
破坏分析
线弹性有限元
关系
将损伤单元的
刚度进行退化处
是
根据破坏准则判断
是否有单元损伤
否
破坏分析
三维应力
图片
三维位移
图片
空间声发射 应力应变关系
加载是否
需要结束
是
结束
否
k=k+
1



68

3D
RFPA- Parallel程序使用说明书
第4章 RFPA
3D
-Parallel 命令
语法：命令间用空格隔开，以回车作为当前命令结束。
命令规则：

建立长方体的命令：
xy rect x1 y1 x2 y2 z1 z2
命令说明：
xy为选择的基准面xoy面
rect为建立长方体的关键词
x1 y1为矩形的第一个对角点坐标
x2 y2 为矩形的第二个对角点坐标
z1 z2 为限制长方体的高
建立圆柱体的命令：
xy circle x1 y1 R z1 z2
命令说明：
xy为选择的基准面xoy面

69

circle为建立圆柱体的关键词
x1 y1为圆形的圆心坐标
R 为圆柱体的半径
z1 z2 为限制圆柱体的高
建立面的命令：
xy line x1 y1 x2 y2 z1 z2
命令说明：
xy为选择的基准面xoy面
rect为建立面（体）的关键词
x1 y1为面（体）的起点坐标
x2 y2 为面（体）的终点坐标
z1 z2 为限制面（体）的高
建立球的命令：
sphere x1 y1 z1 R
命令说明：
sphere为建立球的关键词




RFPA
3D

-Parallel程序使用说明书
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3D
RFPA-Parallel程序使用说明书
x1 y1 z1为球的球心坐标
R 为球的半径
多单元的渗流信息提取命令：
Flow rec x1 x2 y1 y2 z1 z2 startstep endstep flag
其中的rec表示立方体rectangle；x1 x2 y1 y2 z1 z2 表示所选择的立 方体的坐
标；startstep是要提取的数据的初始步；endstep是要提取的数据的最后步数 ；flag
表示是否对所提取出的数据进行求和（1表示求和；0表示不求和）。
示例：例 如模型尺寸为100mm×100mm×100mm，要提取出在计算步3到
10步之间所有单元的渗流 结果信息，则可以输入：
flow rec 0 100 0 100 0 100 3 10 0 (每个符号之间以空格间隔)。
之后弹出一对话框，提示是否提取数据成功，如果 提取成功，则相应的数据以一
个dat文件的格式保存于工程目录下。
同理，要提取一条线上的多单元渗流信息，可输入如下命令：
flow line x1 x2 y1 y2 z1 z2 startstep endstep flag
同理，要提取一个圆柱（圆面）上的多单元渗流信息，可输入如下命令：
flow cir x y R z1 z2 startstep endstep flag



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3D
RFPA- Parallel程序使用说明书
第5章 RFPA
3D
-Parallel 名词解释
Heterogeneity均质度系数：分布函数的形状参数，物理意义反映材料介质的均
质性。其值越大分布的材料越趋于均匀；
Element Average细观均值：组成材 料各细观单元的平均值，区别于宏观均值，
材料的细观均值和宏观均值通过均质度系数联系；
Density密度：材料的密度，单位：Kgm^3；
Friction Angle内摩擦角：在垂直重力下发生剪切破坏时错动面得倾角，是岩(土)
抗剪强度指标；
Residual Strength(%)残余强度百分比：残余相抗压强度弹性相最大抗压强度；
Residual Poisson(%)残余泊松百分比：残余相泊松比弹性相泊松比；
Max. Tension Strain Coeff.最大拉应变系数：极限拉应变最大拉应变；
Max. Compression Strain Coeff.最大压应变系数：极限压应变最大压应变；
Total Control Step总的控制步：程序运行结束的总的计算步，即加载结束步；
Step in Step步中步：程序运行一个加载大步时进行破坏处理的迭代小步；
Run Step by Step单步运行：程序一次执行一个加载步，需用户按步操作；
Auto Run连续运行：程序自动从第一个加载步开始运行至加载结束；
Stop Run终止运行：用户强行终止正在求解的程序；

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3D
RFPA-Parallel程序使用说明书
Redraw图形重绘：重新调节绘图相关参数后重新生成图形，不重新计算；
Reset重 置模型：Reset后模型计算结果将删除，只保留模型数据，修改模型后
重新计算；
Self-Define高级自定义设置：用户自定义设置选项，包括输出场图类型选项卡、
A E声发射选项卡、图形显示选项卡、高级设置选项卡、其他设置选项卡；
Picture Types and Setting场图类型及设置：根据用户需求选中相应的复选项绘
图输出；
Mechanical Picture Types力学场图类型：主要显示力学场图类型选择；
Shear剪应力：模型单元的剪应力分布场图；
Max. Principal Stress最大主应力：模型单元的最大主应力分布场图；
Min. Principal Stress最小主应力：模型单元的最小主应力分布场图；
Elastic弹性模量：模型单元的弹性模量分布场图；
AE声发射：模型单元的声发射分布场图；
Displacement Vector位移矢量：模型单元的位移矢量分布场图；
Stress Vector应力矢量：模型单元的应力矢量分布场图；
Vector element intervals矢量单元间隔数：绘制矢量图的矢量间隔单元数；
Displacement Vector amplified coeff.位移矢量放大系数：绘制位移矢量变形放
大系数；

73

3D
RFPA-Parallel程序使用说明书
Stress Vector amplified coeff.应力矢量放大系数：绘制应力矢量应力放大系数；
AE Picture and Setting声发射图设置：调节声发射圈绘制大小、颜色、绘制步；
Standard for all steps所有步：绘制当前计算步的所有声发射数据于一张图上；
Standard for current step当前步：绘制当前计算步的所有声发射数据于一张图
上；
Deformation amplified coeff.变形放大系数：绘制图形时的放大效应；
Accurate of Stress calculation应力计算精度：有限元求解精度调节控制；
Slide intervals(ms)幻灯播放时间间隔：调节幻灯播放快慢；
Number of fingerprint series指纹级数：绘制光弹图时的级数设置；
Auto Poweroff自动关机：连续运算完毕自动关机选项；
MarginXMarginY空白边界：绘制矢量图时图片边界大小调节；
Detached coeff.分离系数：模型单元的应力矢量分布场图；
结果图类型(T ype)：此命令主要是定义在模型计算完成后要显示图形的类型和尺
寸。根据研究问题的需要将相应的 结果图选项上钩上即可。
图形尺寸(Size)：对系统生成的结果图进行大小设置，选Defaul t默认，系统根
据窗口大小随机生成。
矢量单元间隔(Vector element in tervals)：因为要表示矢量场，用箭头表示矢量
的大小方向，箭头方向为矢量方向，箭头长短表 示矢量大小。

74

3D
RFPA-Parallel程序使用说明书
位移矢量放大系数 (Displacement vector amplified coeff)：为了计算结果显示
的我们能更好的看清以说明问题，对原始矢量大小给予适当的放大。
应力矢量放大系数(Stress vector amplified coeff)：解释同位移放大系数
分离系数(Detached coeff)：主要为了处理破坏 后单元的显示状态，当破坏单元
的变形(受拉)达到分离系数指定的变形量时，认为单元已彻底分离，将 不在显示此
单元，值为1-100。设置为5时，表示当单元的最大变形超过5倍单元原始尺寸时，不再显示此单元。
灰度系数(Gray degree coeff)：是通过去掉高亮度单元来 调整总体的亮度范围，
值在0—1之间，其意义为：假设模型单元数为10，000个，灰度系数为0. 01，
则表示在显示时去掉10，000×0.01=100个最亮的个单元级别。
大位移(Large displacement)：是在处理自重问题时，当破坏的单元下落的位移< br>超过设置值时，则认为破坏单元脱离母体单元，值为单元边长的倍数。
变形放大系数(Defo rmation)：对破坏模型的尺寸在显示时做放大处理，如有时
计算完成后发现模型没有变化则可能 是放大系数设置的太小；反之，当计算完成
后显示的图形出现全黑时，则有可能是因为放大系数设置过大 的缘故。
计算精度系数(Accurate of stress)：表示控制计算精度，如设置为0 .0001时，
则表示当破坏单元达到总单元数万分之一时，系统不再做当前不的循环计算

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第6章 算例列举
6.1 基本岩石力学数值试验
应用RFPA-Parallel软件可进行基本的岩石力学数值试验，如岩石抗压、抗拉、
抗 剪等实验的模拟及其声发射的模拟，具有良好的可重复行和可操作性。

6.2 桥梁模型破坏
当混凝土材料破坏后，可以明显地看到工字梁的受力情况以及破坏的危险位
置。


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6.3 圆形巷道破坏过程的声发射特征
地下工程如巷道的变形与破坏过程可用岩石的声发射技术来监测。但迄 今为
止还没有一种数值计算方法能对地下工程变形与破坏过程的声发射现象进行模
拟。用数值计 算方法模拟岩石破裂过程中的声发射现象，其基本前提是必须考虑
岩石这种地质材料的非均匀性特征。模 拟结果则必须反映出声发射在空间分布上
具有由加载初期的无序分布到接近主破裂时的有序分布特征。它 与岩石变形局部
化有密切关系。下图是利用岩石破裂过程分析 RFPA-Parallel系统对含圆 形隧道破
坏过程的数值模拟结果。左图是相应的声发射（微破裂）的数值模拟结果。


6.4 薄板点载荷作用下的破坏过程

点载荷加载边界条件

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加载方式如上图所示，在正方形薄板中心施加点载荷恒定位移加载， 薄板四
个角部在竖直方向位移固定。如果材料为均匀材料，由于各向破坏概率均等，薄
板沿虚线 对称破坏。由于非均匀性和随机性的影响，在某一个方向形成优先破坏
趋势，进一步引起破坏的局部化， 导致最终沿优势破坏方向断裂。由此可见，材
料力学性质的非均匀性和分布的细微差别对材料破坏过程有 重要的影响。

6.5 岩体水压致裂过程
以下算例仅仅作为一个示例，针对具体 模型用户可自行建立对应模型。模型
图（Z方向自重，X、Y方向位移约束（位移为0））






计算模型
加压段

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结果图：

破坏模式（水压分布）


Z方向上不同高程处的压裂模式（水压分布）

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Z方向上不同高程处的压裂模式（最大主应力分布）

最终压裂模式的三方向透视（声发射图）





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