3DEC是3 Dimension Distinct Element Code的縮寫(xiě),，即三維離散單元法程序,，顧名思義，3DEC是一款基于離散單元法作為基本理論以描述離散介質(zhì)力學(xué)行為的計(jì)算分析程序,。概括來(lái)講，3DEC程序承襲了UDEC的基本核心思想,，本質(zhì)上是對(duì)二維空間離散介質(zhì)力學(xué)描述向三維空間延伸的結(jié)果,。
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物理介質(zhì)通常呈現(xiàn)非連續(xù)即離散特征,，這里的離散特征可以現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)為材料屬性、或細(xì)觀,、宏觀構(gòu)造形態(tài)意義上的非連續(xù),，離散構(gòu)成本質(zhì)決定介質(zhì)亦呈現(xiàn)力學(xué)意義上的非連續(xù)特點(diǎn)，即離散介質(zhì)在受力時(shí)呈現(xiàn)的變形不連續(xù)現(xiàn)象,。簡(jiǎn)單的來(lái)講,，所謂的離散介質(zhì)可以定義為連續(xù)介質(zhì)的集合體，連續(xù)介質(zhì)之間則通過(guò)非連續(xù)特征發(fā)生相互作用,。以巖體作為一般性解釋示例,，具有不同巖性屬性的巖塊（連續(xù)體）和地質(zhì)結(jié)構(gòu)面（非連續(xù)特征）兩者構(gòu)成巖體基本組成要素，在外力作用下,，巖塊可以表現(xiàn)為連續(xù)介質(zhì)力學(xué)行為,，巖塊之間則通過(guò)結(jié)構(gòu)面（非連續(xù)特征）實(shí)現(xiàn)相互作用，當(dāng)結(jié)構(gòu)面受力超過(guò)其承載極限時(shí),，巖塊即表現(xiàn)為相互剪切錯(cuò)動(dòng),、或脫開(kāi)等現(xiàn)實(shí)破壞現(xiàn)象。
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與有限元技術(shù),、FLAC/FLAC3D等通用連續(xù)力學(xué)方法不同地,，屬于非連續(xù)力學(xué)方法范疇的3DEC程序以介質(zhì)的離散構(gòu)成特征作為基本出發(fā)點(diǎn)，利用非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)來(lái)描述其力學(xué)行為,，即采用樸素的力學(xué)方法分別描述介質(zhì)內(nèi)的連續(xù)性特征和非連續(xù)性特征,，如將巖體的兩個(gè)基本組成對(duì)象—巖塊和地質(zhì)結(jié)構(gòu)面分別以連續(xù)力學(xué)定律和接觸定律加以描述，其中接觸（結(jié)構(gòu)面）是連續(xù)體（巖塊）的邊界,，單個(gè)的連續(xù)體在進(jìn)行力學(xué)求解過(guò)程中可以被處理成獨(dú)立對(duì)象并通過(guò)接觸與其他連續(xù)體發(fā)生相互作用,，其中連續(xù)體可具有可變形、或剛性受力變形特征,。具體到具備可變形能力的單個(gè)連續(xù)體分析環(huán)節(jié)而言,，介質(zhì)受力變形求解方法完全遵從FLAC/FLAC3D快速拉格朗日定律。
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計(jì)算原理的先后沿承關(guān)系決定了3DEC程序就物理介質(zhì)對(duì)象的力學(xué)分析方法總體遵循UDEC程序基本思想,，但不否認(rèn)二者在具體技術(shù)處理環(huán)節(jié)上各具特色,，從應(yīng)用方法選擇角度出發(fā)，有必要洞悉,、理解方法意義上的異同點(diǎn)：
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與UDEC程序一致地,，3DEC以樸素的思想看待介質(zhì)離散構(gòu)成特征，將其視為連續(xù)性特征（如巖塊）,、和非連續(xù)特征（如結(jié)構(gòu)面）兩個(gè)基本元素的集合統(tǒng)一體,，并以成熟力學(xué)定律分別定義這些基本元素的受力變形行為；
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3DEC采用凸多面體來(lái)描述介質(zhì)中連續(xù)性對(duì)象元素（如巖塊）的空間形態(tài),，并通過(guò)若干凸多面體組合表達(dá)現(xiàn)實(shí)存在的凹形連續(xù)性對(duì)象,，此外,，非連續(xù)性特征（如結(jié)構(gòu)面）則以曲面（三角網(wǎng)）加以表征；
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表征連續(xù)性特征對(duì)象的凸多面體可以服從可變形,、或剛性受力變形定律,，如為可變形體，則采用與FLAC/FLAC3D完全一致的快速拉格朗日方案進(jìn)行求解,。連續(xù)性特征對(duì)象之間通過(guò)邊界（非連續(xù)特征）實(shí)現(xiàn)相互作用,，描述邊界曲面受力變形可遵從多種荷載—變形力學(xué)定律（即接觸定律），力學(xué)定律可以模擬凸多面體之間在公共邊界處相互滑動(dòng)或脫開(kāi)行為,；
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在特定條件下,，3DEC程序亦可蛻化為UDEC程序，盡管3DEC的開(kāi)發(fā)初衷是描述三維空間離散介質(zhì)的力學(xué)行為,，但程序同樣具備二維空間即平面分析能力,，如3DEC同時(shí)提供平面應(yīng)力、平面應(yīng)變分析解決手段,。
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盡管連續(xù)力學(xué)方法中也可以處理一些非連續(xù)特征,，比如有限元中的節(jié)理單元和FLAC/FLAC3D中的Interface（界面），但包含了節(jié)理單元和界面單元的這些連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法與3DEC技術(shù)存在理論上的本質(zhì)差別,，具體可參閱UDEC概述內(nèi)容,。如將介質(zhì)理想地看待為完全連續(xù)體，此時(shí)3DEC程序可蛻化為FLAC/FLAC3D等連續(xù)力學(xué)方法,，只描述連續(xù)性對(duì)象即可,，即3DEC程序可以選擇在連續(xù)介質(zhì)力學(xué)、與非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)分析功能兩者之間切換,，表現(xiàn)出強(qiáng)大通用程序特征,。
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3DEC程序應(yīng)用領(lǐng)域
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離散單元法處理介質(zhì)對(duì)象的樸素描述方法，決定了3DEC程序可以滿足工程行業(yè)范圍內(nèi)的廣泛地常規(guī),、超常規(guī)工程問(wèn)題解決需求,。基于UDEC方法基本理論的承襲,、拓展關(guān)系,，同時(shí)決定了3DEC程序在分析功能、及行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域與UDEC程序具備絕對(duì)的共性特征,，這里強(qiáng)調(diào)分析模式上的共性,，如UDEC、3DEC均能考慮水,、溫度,、動(dòng)力等復(fù)雜受力條件對(duì)介質(zhì)力學(xué)行為的影響，但就表達(dá)物理介質(zhì)復(fù)雜形體特征、和賦存環(huán)境（如應(yīng)力環(huán)境）等現(xiàn)實(shí)條件的吻合度而言,，3DEC基于三維空間的描述方法顯然比UDEC程序考慮的更為貼切一些,。當(dāng)然,，以上論述并不突出強(qiáng)調(diào)方法論上的孰優(yōu)孰劣,，旨在建議應(yīng)用者在分析方法選擇環(huán)節(jié)，應(yīng)建立在充分了解程序特征的基礎(chǔ)上,，最終根據(jù)問(wèn)題自身特點(diǎn)和應(yīng)用需求確定使用哪一款方法,。
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拉格朗日求解模式?jīng)Q定了3DEC具備強(qiáng)大連續(xù)介質(zhì)力學(xué)范疇內(nèi)的普遍性分析能力，同時(shí)離散單元法的核心思想更是賦予3DEC在處理非連續(xù)介質(zhì)環(huán)節(jié)上的本質(zhì)優(yōu)勢(shì),，特別適合于離散介質(zhì)在荷載（力荷載,、流體、溫度等）作用下靜,、動(dòng)態(tài)響應(yīng)問(wèn)題的分析,，如介質(zhì)運(yùn)動(dòng)、大變形,、或破壞行為和破壞過(guò)程研究,。即便3DEC程序的開(kāi)發(fā)初衷旨在滿足節(jié)理巖體的研究需求，并具有大量巖土工程相關(guān)行業(yè)內(nèi)成功應(yīng)用歷史,，但離散單元法理論本身并不限于特定工程行業(yè),，從本質(zhì)層面角度描述固體介質(zhì)物理組成、力學(xué)特征的理論優(yōu)勢(shì)更是將3DEC程序拓展到其他非巖土工程領(lǐng)域,，概括地,，3DEC程序部分應(yīng)用領(lǐng)域可以簡(jiǎn)述為：
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巖土工程：基本涵蓋FLAC、FLAC3D,、UDEC程序全部應(yīng)用行業(yè),，并且本質(zhì)上較之這些程序更有技術(shù)解決優(yōu)勢(shì)。具體地,，行業(yè)問(wèn)題主要集中在介質(zhì)的變形,、漸進(jìn)破壞問(wèn)題上，例如大型高邊坡穩(wěn)定變形機(jī)理,、深埋地下工程圍巖破壞,、礦山崩落開(kāi)采等。伴隨程序功能的逐步延伸,，3DEC更是成為復(fù)雜行業(yè)問(wèn)題研究的首選工具,，如巖體結(jié)構(gòu)滲透特征（裂隙流）、動(dòng)力穩(wěn)定性,、爆破作用下介質(zhì)破裂擴(kuò)展,、沖擊地壓、巖體強(qiáng)度尺寸/時(shí)間效應(yīng)和多場(chǎng)耦合（水—溫度—力耦合）等問(wèn)題；
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地質(zhì)工程：地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過(guò)程,、斷裂過(guò)程,、水文地質(zhì)等；
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地震工程：板塊運(yùn)動(dòng),、地震工程與工程振動(dòng)
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建筑/結(jié)構(gòu)工程：建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力穩(wěn)定,、建筑材料力學(xué)特征研究（如混凝土變形、強(qiáng)度特征）,；
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軍事工程：武器系統(tǒng)與發(fā)射工程,，如彈道運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化、炮彈爆炸作用對(duì)目標(biāo)物的破壞過(guò)程研究等,；
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過(guò)程工程：農(nóng)業(yè),、冶煉、制造,、醫(yī)藥行業(yè)的散體物質(zhì)（皮帶）傳送,、篩選、和分裝,，如農(nóng)業(yè)中土豆按大小的機(jī)械化分選和分裝,、冶煉行業(yè)中按級(jí)配向高爐運(yùn)送過(guò)程中的自動(dòng)配料研究等。
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3DEC是一款高端產(chǎn)品,，適合于廣泛工程行業(yè)范圍內(nèi)常規(guī),、非常規(guī)問(wèn)題研究，但應(yīng)用層次的深化對(duì)用戶的力學(xué)理論基礎(chǔ),、和對(duì)工程實(shí)踐認(rèn)知能力提出較高要求,。為促進(jìn)用戶取得突破性高水平成果，ITASCA中國(guó)公司向國(guó)內(nèi)用戶提供各種層次的培訓(xùn),，包括針對(duì)具體工程問(wèn)題在ITASCA公司的長(zhǎng)期培訓(xùn),。
