3 一个示例学会ZDEM¶
一个构造沙箱试验仿真的完整流程：
生成。生成颗粒集合体，定义颗粒的材料参数，让其在重力作用下沉积，形成初始模型。
挤压。给定墙相应的速度，开始挤压。
下面是一个最简单的挤压计算实例，26行命令即可完成该计算。学会了该命令脚本，基本掌握ZDEM的使用方法。
登陆 并行超算云 ，运行 push.py 脚本:
zdem push.py
push.py 中完整脚本命令如下
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# title: 一个实例学会ZDEM
# date: 2021-04-25
# authors: 李长圣
# E-mail: sheng0619@163.com
# note:
# 括号内参数可根据模型大小及个人需要修改
# 脚本命令不区分大小写
# 用16个核心，实际用时<1小时
# 计算费用约<2元
# more info, see www.geovbox.com
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#程序初始化
START
#颗粒设为球，计算颗粒体积用4/3*pi*r^3计算
SET disk off
#设置研究范围
BOX left 0.0 right 41000.0 bottom 0.0 height 11000.0 kn=0e10 ks=0e10 fric 0.00
#设置挡板墙，这里模型采用hertz接触模型，挡板墙的kn ks无效，计算时取颗粒的参数
WALL ID 0, NODES ( 0.0 , 10.0 ) ( 40000.0 , 10.0 ), kn=0e10 ks=0e10 fric 0.0 COLOR black
WALL ID 1, NODES ( 10.0 , 10000.0 ) ( 10.0 , 10.0 ), kn=0e10 ks=0e10 fric 0.0 COLOR blue
WALL ID 2, NODES ( 40000.0 , 10.0 ) ( 40000.0 , 10000.0 ), kn=0e10 ks=0e10 fric 0.0 COLOR red
#在矩形范围内生成颗粒
GEN NUM 100000 rad discrete 60.0 80.0, x ( 10.0, 40000.0), y ( 10.0, 10000.0), COLOR black GROUP ball_rand
#设置颗粒的微观参数 density 密度，firc 摩擦系数，shear 剪切模量，poiss 泊松比，damp 局部阻尼常数，heart Hertz-Mindlin接触模型
PROP density 2.5e3, fric 0.0, shear 2.9e9, poiss 0.2, damp 0.4, hertz
#设置时间步及重力加速度
SET DT 5e-2, GRAVITY 0.0, -9.8
#设置每1000步保存一次vtk格式的计算结果
SET vtk 1000
#设置每1000步保存一次ps格式的计算结果
SET ps 1000
#设置每1000步保存一次dat格式的计算结果
SET print 1000
#沉积，计算5000步
CYC 5000
#删除4000米以上的颗粒
DEL RANGE y 4000.0 999000.0
#平衡，计算1000步
CYC 1000
#输出包含颗粒的[x y r]信息的初始模型 init_xyr.dat
#EXP init_xyr.dat
#设置bond粘结，使颗粒具有粘聚力，ebmod 杨氏模量， gbmod 剪切模量，tstrength 抗拉强度，sstrength 聚合强度， firc 摩擦系数
PROP ebmod 2e8 gbmod 2e8 tstrength 2e7 sstrength 4e7 fric 0.3
#给地层赋上颜色
PROP COLOR lg range y 0.0 500.0
PROP COLOR green range y 500.0 1000.0
PROP COLOR yellow range y 1000.0 1500.0
PROP COLOR red range y 1500.0 2000.0
PROP COLOR black range y 2000.0 2500.0
PROP COLOR mg range y 2500.0 3000.0
PROP COLOR blue range y 3000.0 3500.0
PROP COLOR gb range y 3500.0 4000.0
PROP COLOR violet range y 4000.0 4500.0
#设置挡板墙摩擦系数
WALL id 0 fric 0.3
WALL id 1 fric 0.3
WALL id 2 fric 0.3
#设置墙的挤压速度 x方向速度为2.0
WALL id 1 xv 2.0
#设置墙的挤压量x方向推进10000.0，每挤压2000.0保存一次计算结果
IMPLE wall id 1 xmove 10000.0 save 2000.0 print 1000.0 ps 1000.0 vtk 1000.0
#计算停止
STOP
计算结束后，将得到以下结果：
图 3.1 单位(km)¶
警告
软件中，坐标不支持负数，为了防止墙体和BOX重合，本示例将模型左下角起始点为 (10.0, 10.0) 。实际设计实验时，一般将模型左下角起始点设置为 (1000.0,1000.0) ，再结合 zdemss 中的 --xmove=-1000.0 和 --ymove=-1000.0 将模型左下角移到 (0.0,0.0)。
颗粒参数表
颗粒直径 |
颗粒密度 |
颗粒摩擦系数 |
缩短速率 |
时间步 |
|---|---|---|---|---|
\(d (m)\) |
\(ρ(kg \cdot m^{-3})\) |
\(\mu\) |
\(v(m \cdot s^{-1})\) |
\(s\) |
60，80 |
2500 |
0.3 |
2.0 |
0.05 |