[发明专利]一种基于c#的由Midas导入3DEC的模型转换方法

说明书

本发明公开了一种基于c#的由Midas导入3DEC的模型转换方法，该方法包括以下步骤：首先利用Midas/GTS软件对三维地质实体模型进行建模，通过Midas/GTS自带的网格划分模块划分模型网格，并以文本文件的形式输出模型的节点信息和单元信息；随后对输出的模型信息基于c#编程语言实现Midas的模型信息文本的转换，形成3DEC生成块体的命令流形式；并导入3DEC中生成块体，通过缝合不必要的接触面得到所需节理面，最终实现复杂地质模型的离散元求解。

技术领域

本发明属于岩土工程的仿真模拟研究领域，更具体涉及一种基于c#的由Midas导入3DEC的模型转换方法，它弥补了3DEC前处理建模的缺陷。

背景技术

自然界的岩体为不连续的离散介质，具有不同岩性属性的岩块(连续体)和地质结构面(非连续特征)两者构成，在外力作用下，岩块可以表现为非连续介质力学行为，岩块之间则通过结构面实现相互作用，当结构面受力超过其承载极限时，岩块即表现为相互剪切错动或张开等破坏现象。大型三维离散元软件3DEC中可以将结构面作为岩块间的边界条件，允许岩块发生大变形和分离，可以较为真实的模拟节理岩体的非线性变形强度特征，但其较弱的前处理，一直难以满足复杂模型建模的需要。3DEC中建立曲面地形时，根据实际地形中采集的数据点，以三角形形成地表区域的方式，依次将各个三角形区域的顶点输入至3DEC，确定模拟区域范围后依次利用3DEC自带的柱体形成命令做成三棱柱块体，形成实体模型，该建模过程及其麻烦，并且根据实际结构面产状，采用3DEC自带的节理生成命令对实体模型进行节理面切割时，节理面对三棱柱块体的切割会产生狭长或者扁平的块体，如图1中方框内的局部结构图所示，一旦划分网格，会产生畸形单元，会导致3DEC的变形块体分析出现计算错误，图2为图1中局部结构图放大后的示意图，三棱柱块体的局部被节理面分割成了畸形块体。

Midas-GTS作为一款优秀的岩土有限元分析软件，有着强大的前处理功能，几何建模方便，网格划分易于控制，借助其前处理优势，为3DEC计算进行前处理准备则是一个很好的选择。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中3DEC较弱的前处理技术中的缺陷，提供了一种基于c#的由Midas导入3DEC的模型转换方法，该技术方案中包括如下步骤：

S01、利用Midas/GTS软件对三维实体模型进行建模，采用Midas中几何图形的布尔运算将模型进行分割得到不同岩性分区，将节理面作为岩性分界面，对几何模型进行分块分区；并通过Midas/GTS自带的网格划分模块进行模型网格的划分，通过四面体网格生成器和混合网格生成器生成映射网格或者混合网格，并对不同岩性网格单元赋予不同的材料属性；

具体的包括：

先利用Midas/GTS软件对三维地质实体模型进行建模：根据需要建立三维实体模型关键几何控制点与剖面信息，利用Midas/GTS的几何前处理模块绘制几何实体模型，对于更为复杂的三维实体模型，采用autoCAD处理得到的.dxf格式的地形图或者剖面图文件进行建模；

在三维实体模型建好后，采用Midas中几何图形的布尔运算将模型进行分割得到不同岩性分区，将节理面作为岩性分界面，对几何模型进行分块分区；使后续步骤3DEC中对模型多余的接触面缝合时，以岩性分界面或者结构面为边界，防止3DEC生成块体后再进行岩性或者节理面分割时，使生成的块体被切割成畸形块体；

在三维实体模型分块分区后，通过Midas/GTS自带的网格划分模块划分模型网格，通过四面体生成器生成四面体网格，或者混合生成器生成映射网格或者混合网格，并实现不同分区间网格节点的耦合；网格划分完毕后对不同部分赋予不同的材料属性；