物理参数文件的输入格式优化：简明易懂，不加序号

与有限元方法计算相同，DDA需要读入结构体的物理参数数据，包括结构体的弹性模量、泊松比、抗剪强度参数，材料抗拉强度、容重、荷载等以及控制计算过程的迭代步数、接触面弹簧强度、超松弛迭代因子等，DDA计算中将其独立做成一个文件，称为物理参数文件，通常命名以df开头。

Df—*.dat数据格式如下。

1.控制数据

2.固定点、荷载作用点时间变量

每个固定点和荷载作用点输入一个时间作用变量，若固定点不动，输入“0”，荷载作用点时间变量设为“2”，对每个荷载作用点输入以下两行数据。

3.块体材料数据

4.节理材料数据

5.超松弛迭代的松弛因子

qq 松弛因子(1.0～2.0)

下面就各参数的意义和取值范围做较详细的解释。

(1)物理参数文件控制参数:物理参数文件包括七个控制参数，每行读入一个控制参数。

gg是动力系数，取值范围0.0～1.0，取值0时是静力计算，取值1.0时为动力计算。如动力系数取0.95，意味着下一时步继承了前一时步迭代结束时速度的0.95倍。选择合适的动力系数对加速迭代收敛很有效果。石根华建议静力计算时，动力系数取0.95比较合适。

第二个控制参数n5是计算迭代步数，在DDA计算中采用超松弛迭代方法求解方程组。每一迭代步计算的位移都是小量变形，累积形成大变形，最后结构达到平衡。计算前需要给出迭代步数，可以根据计算结构的规模估计给出迭代步数，在计算过程中，屏幕上会显示当前迭代步的变形状态，如果结构产生了大变形，并最终趋于静止，那么给出的迭代步数是合适的；如果变形较小，在屏幕上看不到位移的变化，可能是给出的迭代步数太小，迭代结束时真正的位移还没开始。可以检查计算结果中间文件DATA，查找文件中的“rel max ds”项，该项表示每步迭代结束后计算结构最大位移值，如果“rel max ds”项趋于一个稳定值，说明迭代已经收敛。

nb是块体材料种类数。在坝基、边坡及地下洞室开挖工程中，由于地质构造、风化的作用，不同的区域的材料力学性质不同。

nj节理材料种类数。是指计算结构内结节理面的种类数，如不同的断层抗剪参数不同，不同级别或不同方向的结构面抗剪参数不同。(www.xing528.com)

g2定义每一迭代时步允许最大位移之比，定义为最大时步位移与整个网格高度1/2的比值，是相对计算结构尺寸的比较量，建议取值0.02～0.001。

g1是定义时步长，单位为秒，DDA方法的总体刚度矩阵中，加入了质量矩阵，因此包含了速度、加速度和惯性力，因此与时步长有关。如果参数g1填0，程序自动设定时步长。

g0是块体接触的弹簧刚度，建议取10～40倍块体材料弹性模量。

(2)约束和荷载数据:如果约束点在计算过程中始终不变，给参数0。

对每一荷载点，给出荷载开始作用时间、x方向作用力、y方向作用力；荷载结束时的作用时间、x方向作用力、y方向作用力。在荷载开始和结束之间作用力作线性插值。

(3)块体材料数据:每种块体材料需填写13项物理参数，包括块体材料的单位质量(unit mass)、x方向体积力、y方向体积力、块体弹性模量、泊松比；还包括该种材料区域内初始应力σx、初始应力σy和初始应力γxy；块体材料抗剪强度摩擦角、块体材料黏聚力；此外还有该种材料所涵盖块体的三个初始速度参量。

(4)节理材料数据:在DDA方法中，节理的概念是块与块相连的接触面，接触面没有厚度，与有限元方法中的Goodman单元不同。节理材料数包括接触面摩擦角、黏聚力和抗拉强度。

(5)超松弛迭代的松弛因子:DDA求解方程的方法是超松弛迭代法，需要给出一个超松弛因子，其取值范围为1.0～2.0。超松弛因子能够影响迭代求解的速度，是一个经验性的参数，作者建议取值为1.5～1.8比较合适。其实，石根华作为数学家，对求解方程很有研究，几十年来一直研究超松弛迭代方法求解方程，就在于超松弛迭代法求解方程比较快，而且现在计算机内存容量很大、运行速度很快，用户不必担心计算速度。如果计算题目规模比较大，例如计算岩体节理网络离散的岩体结构，可以先指定较少的计算时步，给出不同的迭代系数，比较计算时间，采用一个合适的松弛因子。

(6)坐标系定义:通常取三个0，为右手坐标系。

运行DF.EXE执行程序，程序读入批命令文件FF.C，然后顺序读入块体几何数据文件和物理参数文件，程序运行过程中，在屏幕左上角显示总的迭代时步数和当前的迭代时步数，同时动态显示当前时步结构体变形状态，结构变形如同动画演示，非常直观。

DF.EXE执行程序运行结束后，产生两个重要的文件，一个文件名为“DGDT”，是一个后处理文件，留给后处理程序DG.EXE来处理；另一个文件名为“DATA”，是DF.EXE执行程序运行的中间结果文件，用户必须对其内容和数据格式要有所了解。

“DATA”中间结果文件有两重作用，第一重作用是用于检查块体几何文件和物理参数文件数据，文件第一部分显示输入数据，文件每行都有英文注释，仔细检查数据内容，确保数据的正确性；第二重作用是输出每一计算时步的中间结果，其中包括块体接触锁定、张开和闭合的变化、最大位移量，平均位移量、迭代收敛情况等，其中最重要的是当前时步包含测量点块体的安全系数。另外，还可以通过观察“rel max ds”项来检查迭代计算的收敛情况。如果计算迭代收敛很好，“rel max ds”项最终将收敛于一个稳定值，直到小数点后的第7位。

下面是最简单的一个例子，块体几何参数文件bl01与物理参数文件df01计算中第14时步的中间结果输出内容。

关于安全系数的概念在第3章中已介绍，这里不再重复。安全系数是一项工程应用中的重要的计算指标，同时也可以通过观察安全系数的收敛曲线，了解时步数、时步长、接触面弹簧刚度等参数的设定是否合理，为了画出安全系数收敛曲线，需要对中间结果文件“DATA”进行编辑，比较方便的方法是使用UltraEdit编辑软件进行编辑，UltraEdit编辑软件有较强的编辑功能，方法是用UltraEdit打开“DATA”文件，在主菜单项中选择“搜索”项，然后选择“查找”项，软件弹出查找对话框，键入“fs=”，点击“查找下一个(F)”，编辑器会列出所有包含该字符串的内容，直接拷贝到另一个文件中，然后可以用Excel对数据画图。通过观察安全系数的收敛曲线，了解时步数、时步长、接触面弹簧刚度等参数的合理性。