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FLAC2D理論與實務

內容簡介

內容簡介 FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continua）憑藉其卓越的計算效能與高度彈性的模型建構能力，已成為岩土工程與相關學術領域中廣泛使用的數值分析工具之一。FLAC2D為FLAC3D的二維版本，除了解析維度的不同，兩者在操作邏輯、語法與功能設計上幾無差異，因此一旦掌握FLAC2D，也能迅速上手FLAC3D。 《FLAC2D理論與實務》一書的撰寫，旨在填補中文世界對此專業軟體系統性教材的缺口。無論是初學者還是進階使用者，本書皆能提供實用且深入的指引。全書由淺入深，內容涵蓋FLAC2D的基本操作流程與建模技巧，逐步引導讀者進入其理論基礎與運算邏輯。隨後透過指令與FISH程式語言的詳解，拓展至地下水模擬與結構分析等應用，最後以四個實務案例完整呈現模型建構、分析執行與結果解讀的全過程，並附上完整程式碼與圖示說明。此外，書末附錄提供兩項極具實用價值的工具：其一為常用指令及例句的彙整，方便偶爾使用者快速回顧操作語法；其二為岩土與結構材料性質參考值，供實務應用時參考引用。 本書的撰寫動機，來自於許多使用者對FLAC2D的「難上手」感受。作者認為，其主要原因在於使用說明缺乏系統性的介紹，導致初學者常有「不知從何開始」的困惑。因此，本書特別強調主題與操作的系統性，期望讀者能在理解理論的同時，靈活應用於實際工程中。 適用對象：大地工程師、研究人員、大專院校師生與對數值模擬有興趣之專業人士。 本書特色： ˙無痛銜接FLAC3D ˙系統化FLAC指令 ˙Fish語法操作流程 ˙範例演示及解析 ˙模型建構與分析技巧 ˙基礎理論 ˙進階應用 ˙常見錯誤排除策略

作者介紹

作者介紹 作者介紹：黃柏漢（Ph.D., P.E.）：ITASCA軟體培訓講師，專精於地盤工程數值模擬與工程軟體教學。三十餘年教學與實務經驗，致力於推廣FLAC2D、FLAC3D等專業軟體在工程界的應用與普及。李坤戰：楓政科技工程有限公司 負責人。豐富的地工分析實務經歷，專長於隧道、邊坡、基礎與開挖工程之數值模擬與技術整合。

產品目錄

產品目錄 目錄序 ／ I本書的使用 ／ II第一章 概述 ／ 11.1 FLAC2D 9.0版與FLAC 8.1版的差異與互通 ／ 21.2 本書的獨特表現方式 ／ 101.3 軟體使用說明(手冊) ／ 11 1.3.1 本書與軟體使用手冊(Documentation) ／ 121.4 新手上路 — 以Project檔掌控整個分析 ／ 13 1.4.1 起始(Startup)對話框 ／ 13 1.4.2 設置一個新的Project資料夾及Project檔 ／ 14 1.4.3 儲存及關閉Project ／ 17 1.4.4 再次開啟project檔 ／ 18第二章 視窗環境 ／ 212.1 FLAC2D的視窗及環境設定 ／ 21 2.1.1 視窗第I區 ／ 21 2.1.2 視窗第II區 — 工作區.. 33 2.1.3 視窗第III區 ／ 37 2.1.4 視窗第IV區 ／ 39第三章 建模與分析流程 ／ 433.1 簡單好用的圖形介面 ／ 43 3.1.1 草圖繪製工具 ／ 44 3.1.2 建模與分析流程範例1 — 單一土層邊坡的建模 ／ 453.2 FLAC的分析流程 ／ 57 3.2.1 建模與分析流程範例2 — 二層土壤邊坡開挖穩定分析 ／ 61 3.2.2 建模與分析流程範例3 — 具不規則土層的邊坡穩定分析 ／ 833.3 利用繪圖精靈(Wizard)繪製草圖 ／ 99 3.3.1 利用邊坡精靈繪製草圖 ／ 99 3.3.2 利用隧道精靈繪製草圖 ／ 1033.4 使用指令驅動方式建模 ／ 112 3.4.1 使用原型模板建模 ／ 112 3.4.2 鏡射複製 ／ 1163.5 匯入DXF檔建模 ／ 1173.6 格區及格點資訊查詢 ／ 120 3.6.1 查詢格區資訊 — Query工具 ／ 120 3.6.2 查詢格點的資訊 ／ 121 3.6.3 格區資訊的輸出 (List Information) ／ 122第四章 FLAC的理論與分析基礎 ／ 1254.1 分析模型的專用詞彙 ／ 1254.2 基礎工程力學 ／ 126 4.2.1 運動方程式 (Equation of Motion) ／ 127 4.2.2 應力-應變關係 — 組成律 ／ 128 4.2.3 平面應變、平面應力與軸對稱分析 ／ 1284.3 基礎土壤力學 ／ 129 4.3.1 土壤三相與飽和度 ／ 129 4.3.2 體積模數與剪力模數 ／ 129 4.3.3 水的相關性質參數 ／ 129 4.3.4 總應力與有效應力 ／ 130 4.3.5 靜止土壓力係數 (K₀) ／ 130 4.3.6 土壤剪力強度參數 ／ 1324.4 FLAC2D的運算機制 ／ 133 4.4.1 FLAC2D的運算原理 ／ 134 4.4.2 時階 (Timestep) 的決定 ／ 134 4.4.3 FLAC2D 的運算循環 ／ 1354.5 邊界條件與初始條件 ／ 1404.6 範圍與群組 (Range and Group) ／ 1414.7 材料的性質 ／ 142 4.7.1 固有的變形性質 (Intrinsic Deformability Properties) ／ 142 4.7.2 固有的強度性質 (Intrinsic Strength Properties) ／ 144 4.7.3 後破壞特性 (Post-Failure Properties) ／ 1464.8 收斂準則及設定 ／ 1494.9 安全係數 ／ 153 4.9.1 強度折減法 ／ 153 4.9.2 極限分析法 (Limit Analysis) ／ 154 4.9.3 極限平衡法 (Limit equilibrium) ／ 155 4.9.4 FLAC如何進行安全係數的計算 ／ 155 4.9.5 計算安全係數應注意事項 ／ 158 4.9.6 指令model factor-of-safety的常用關鍵字 ／ 159 4.9.7 安全係數分析結果的表現方式 ／ 1604.10 機械阻尼 (Mechanical Damping) ／ 1614.11 改善運跑的提示與建議 ／ 163第五章 組成律與界面元素 ／ 1655.1 土壤彈塑性力學概要 ／ 166 5.1.1 土壤彈塑性組成律的五大要素 ／ 167 5.1.2 應力空間與應力點(Stress Points) ／ 170 5.1.3 應力與應變參數之間的關係 ／ 1715.2 FLAC 內建的組成律模式 ／ 173 5.2.1 FLAC 的塑性組成律概述 ／ 175 5.2.2 選擇組成律模式 ／ 1765.3 增量公式的制定(Incremental Formulation).. 179 5.3.1 塑性流理論之增量方程式 ／ 179 5.3.2 增量方程式之實施 (Implementation) ／ 1825.4 等向彈性組成律 (Isotropic Elastic Model) ／ 1825.5 莫爾-庫倫組成律模式 (Mohr-Coulomb Model) ／ 183 5.5.1 模式制定 (Formulations) ／ 183 5.5.2 莫爾-庫倫模式之實施步驟 (Implementation Procedures) ／ 190 5.5.3 莫爾-庫倫模式屬性 ／ 1905.6 塑性硬化模式 (Plastic-Hardening Model).. 191 5.6.1 PH 模式的雙曲線公式.. 191 5.6.2 PH 模式制定 (Formulation) ／ 192 5.6.3 PH 模式之屬性參數 ／ 198 5.6.4 由三軸及壓密試驗校準PH 模式之屬性參數 ／ 201 5.6.5 塑性硬化小應變勁度選項 ／ 206 5.6.6 四種不同模式的比較 ／ 2085.7 修正劍橋模式 Modified Cam-Clay Model.. 209 5.7.1 等向壓密 (Isotropic Consolidation) ／ 210 5.7.2 臨界狀態架構 (Critical State Framework) ／ 211 5.7.3 FLAC 修正劍橋模式 ／ 215 5.7.4 MCC 模式輸入參數之取得 ／ 2175.8 遍在節理模式 (Ubiquitous-Joint Model) ／ 219 5.8.1 材料屬性 — 以文字編輯器輸入 ／ 219 5.8.2 材料屬性 — 以圖形介面輸入 ／ 220 5.8.3 遍在節理模式輸入範例 — 砂頁岩互層邊坡 ／ 2215.9 界面元素 (Interface Elements) ／ 224 5.9.1 界面的組成 ／ 224 5.9.2 彈性界面 ／ 225 5.9.3 非彈性界面邏輯 ／ 226 5.9.4 界面元素的創建 ／ 231 5.9.5 界面的指令語法 ／ 231 5.9.6 界面元素材料屬性的賦值 ／ 232第六章 指令 ／ 2376.1 變數的型別 (Variable Types) ／ 2386.2 常用的指令與關鍵字 ／ 239 6.2.1 FLAC的常用關鍵字 ／ 240 6.2.2 指令mode 的常用關鍵字 ／ 241 6.2.3 指令program的常用關鍵字 ／ 241 6.2.4 指令zone的常用關鍵字 ／ 242 6.2.5 指令zone gridpoint的常用關鍵字 ／ 244 6.2.6 指令zone face的常用關鍵字 ／ 244 6.2.7 Table的語法及常用關鍵字 ／ 245 6.2.8 Sketch(繪製草圖)的常用指令及關鍵字 ／ 2466.3 看懂錯誤訊息及除錯方法 ／ 248第七章 FISH由淺入深 ／ 2537.1 FISH概述 ／ 253 7.1.1 本章中英詞彙對照 ／ 253 7.1.2 Fish的基本概念 ／ 2547.2 FISH的規則及操作 ／ 262 7.2.1 FISH程式行(Lines)的基本規則 ／ 262 7.2.2 Fish的資料型別 (Data Types) ／ 264 7.2.3 函式的架構、評估與調用機制 ／ 293 7.2.4 FISH運算子 (Operators) ／ 296 7.2.5 全域符號與局部符號 ／ 299 7.2.6 執行Fish：「內聯Fish」或「Fish片段」 ／ 301 7.2.7 拆分 (Splitting)：使用多線程於Fish ／ 305 7.2.8 Fish Operator：為多線程 (Multiple Threads) 編寫函式 ／ 312 7.2.9 Fish函式重新定義 ／ 317 7.2.10 Fish回調事件 (Fish callback events) ／ 3177.3 FISH語句 (FISH Statements) ／ 321 7.3.1 Define - End 語句 ／ 322 7.3.2 Loop - Endloop - Exit 與 Loop - Continue 語句 ／ 322 7.3.3 If - Else If - Else - EndIf 語句 ／ 327 7.3.4 Command - EndCommand 語句 ／ 328 7.3.5 Global 與 Local 語句 ／ 329 7.3.6 Caseof - Case - Endcase 語句 ／ 329 7.3.7 Section - EndSection - ExitSection 語句 ／ 331 7.3.8 Exit 語句 ／ 331 7.3.9 Lock 語句 ／ 331 7.3.10 Return 語句 ／ 333 7.3.11 Struct (或 Structure) 語句 ／ 3337.4 FISH 指令 (Fish Commands) ／ 336 7.4.1 Fish automatic-create 指令 ／ 337 7.4.2 Fish boolean-convert 指令 ／ 337 7.4.3 Fish callback 指令 ／ 337 7.4.4 Fish debug 指令 ／ 338 7.4.5 Fish define 指令 ／ 338 7.4.6 Fish history 指令 ／ 338 7.4.7 Fish list 指令 ／ 339 7.4.8 Fish operator 指令 ／ 339 7.4.9 Fish results 指令 ／ 340 7.4.10 Fish structure 指令.. 340 7.4.11 Fish trace 指令 ／ 3407.5 FISH 的內建函式 ／ 340 7.5.1 Fish 型別指示符 (Fish Type Index) ／ 341 7.5.2 Fish 內建函式的查詢 ／ 3427.6 FISH 綜合範例 (Tutorial).. 343 7.6.1 Fish 綜合範例 — 初階篇 ／ 343 7.6.2 Fish 綜合範例 — 進階篇 ／ 355第八章 地下水 ／ 4018.1 地下水分析的基本概念 ／ 402 8.1.1 FLAC的計算基礎 ／ 402 8.1.2 力學場與流體場 ／ 403 8.1.3 水不流動與水會流動的概念 ／ 404 8.1.4 完全飽和與非飽和水流 ／ 404 8.1.5 時間與模擬方法 ／ 404 8.1.6 水在分析中的參數預設值 ／ 4058.2 水流分析的相關參數 ／ 406 8.2.1 模擬方法的選擇 ／ 4148.3 地下水分析的邊界及初始條件 ／ 4178.4 地下水不流動的分析 ／ 424 8.4.1 乾式模擬 ／ 424 8.4.2 水不流動分析範例 — 乾式模擬 ／ 428 8.4.3 濕式模擬 — FLAC的標準模擬方式 ／ 437 8.4.4 水不流動的分析範例 — 採FLAC 的標準方法 ／ 4408.5 僅有水流的分析 ／ 450 8.5.1 僅有水流的分析範例 ／ 452 8.5.2 水流分析相關指令彙整 ／ 4608.6 水流與力學的耦合分析 ／ 460 8.6.1 水流與力學運算的切換 ／ 461 8.6.2 次循環運算 (Substeps) 的指派 ／ 462 8.6.3 運算的資訊 (Cycling Information) ／ 462 8.6.4 耦合飽和快速流方法 (Saturated Fast-Flow Scheme) ／ 463 8.6.5 耦合分析的執行順序 ／ 4638.7 非耦合分析 (Uncoupled Drained Analysis) ／ 464 8.7.1 耦合與非耦合分析範例 — 基礎座落於飽和黏土層之壓密分析 ／ 465 8.7.2 耦合分析範例 — 開挖回漲 ／ 478 8.7.3 非耦合分析範例 — 地下水位抬升引致邊坡滑動 ／ 4838.8 本章結論與提示 ／ 488第九章 結構元素 ／ 4919.1 FLAC2D 的結構元素 ／ 491 9.1.1 選用適當的結構元素 ／ 491 9.1.2 五種結構元素的特性 ／ 492 9.1.3 結構元素的創建 ／ 494 9.1.4 局部座標系統與正負號約定 ／ 499 9.1.5 結構元素的節點 ／ 500 9.1.6 結構元素的鏈接 (Link) ／ 503 9.1.7 結構元素之邊界與初始條件的設定 ／ 514 9.1.8 平面應變與平面應力 ／ 515 9.1.9 二維分析的間距(Spacing)問題 ／ 515 9.1.10 阻尼及時階 ／ 519 9.1.11 材料屬性與單位 ／ 520 9.1.12 結構元素的創建及基本設定範例 ／ 5219.2 錨索元素 (Cable Structural Elements) ／ 526 9.2.1 錨索元素的力學行為 ／ 528 9.2.2 響應量 (Response Quantities) ／ 535 9.2.3 錨索元素的屬性 ／ 535 9.2.4 錨索元素的專有指令與FISH 內建函式 ／ 539 9.2.5 錨索元素分析範例 ／ 5409.3 樑結構元素 (Beam Structural Elements) ／ 545 9.3.1 樑元素的力學行為 ／ 545 9.3.2 響應量 ／ 547 9.3.3 樑元素之屬性 ／ 548 9.3.4 塑性彎矩與塑性鉸 ／ 549 9.3.5 樑結構元素範例1 ／ 550 9.3.6 樑元素的專有指令與FISH內建函式 ／ 554 9.3.7 樑結構元素的選用條件 ／ 555 9.3.8 樑結構元素範例2 ／ 5559.4 樁結構元素 (Pile Structural Elements) ／ 559 9.4.1 樁元素的力學行為 ／ 559 9.4.2 樁的耦合彈簧參數之選用建議 ／ 570 9.4.3 二維分析的間距對摩擦支承力的影響 ／ 578 9.4.4 二維分析的間距對樁端支承力的影響 ／ 580 9.4.5 岩栓行為 (Rockbolt Behavior) ／ 584 9.4.6 響應量 ／ 585 9.4.7 樁及岩栓屬性 ／ 585 9.4.8 樁的專有指令與FISH 內建函式 ／ 586 9.4.9 樁結構元素範例1 — 軸向樁 ／ 588 9.4.10 樁結構元素範例2 — 側向樁 ／ 596 9.4.11 樁結構元素範例3 — 以修正樁元素模擬岩栓 (Rockbolt) ／ 6029.5 襯砌結構元素 (Liner Structural Elements) ／ 613 9.5.1 襯砌元素的力學行為 ／ 613 9.5.2 響應量 ／ 615 9.5.3 襯砌元素之屬性 ／ 616 9.5.4 襯砌元素的專有指令與FISH 內建函式 ／ 618 9.5.5 襯砌元素範例1 — 圓形隧道的支撐襯砌 ／ 619 9.5.6 襯砌元素範例2 — 開挖擋土設施 ／ 627第十章 繪圖與電影 ／ 63310.1 繪圖項目工具 ／ 633 10.1.1 繪圖項目的操作 ／ 634 10.1.2 繪圖項目清單的控制鈕 ／ 635 10.1.3 繪圖項目的範圍 (Plot Item Ranges) ／ 636 10.1.4 範圍屬性 (Range Attributes) ／ 63710.2 曲線圖 ／ 643 10.2.1 表圖 (Table Chart) ／ 643 10.2.2 歷史圖 (History Chart) ／ 64810.3 標籤圖與等值分佈圖 (Label and Contour) ／ 65010.4 向量圖 (Vectors) ／ 66110.5 其它繪圖項目 (Misc.) ／ 66310.6 電影 (Movie) ／ 664第十一章 應用範例 ／ 66911.1 應用範例1 — 隧道多階開挖分析 ／ 66911.2 應用範例2 — 連續壁深開挖分析 ／ 69011.3 應用範例3 — 順向坡開挖 ／ 72911.4 應用範例4 — 路堤填土工程 ／ 769附錄A 常用指令及例句 ／ 791附錄B 岩土及結構材料性質參考值 ／ 809

商品規格

最佳賣點

最佳賣點 : FLAC2D是一套專業的大地工程數值分析工具，廣泛應用於邊坡穩定、基礎設計、地下工程與支撐分析等工程領域。本書從理論基礎出發，結合作者多年實務經驗，帶領讀者深入探討FLAC2D的模型建立、資料輸入與輸出、運算流程與結果判讀技巧。