PFC[顆粒流程式]

簡介

PFC[顆粒流程式]

PFC的全稱是 Particle Flow Code，即顆粒流程式，是由美國Itasca公司開發的一款計算軟體，主要用於研究散粒體或可簡化為散粒體的系統的分析。目前有二維（PFC2D）和三維（PFC3D）兩種，該軟體屬於離散元（DEM）範疇。

概況

PFC套用圖集

與連續介質力學方法不同的是，PFC試圖從微觀結構角度研究介質的力學特性和行為。簡單地說，介質的基本 構成為顆粒（partile），可以增加、也可以不增加“水泥”粘結，介質的巨觀力學特性如本構決定於顆粒和粘結的幾何和力學特性。形象地，這與國內80年代岩石力學界比較流行的實驗室“地質力學模型”試驗很相似，該試驗中往往是用砂（顆粒）和石膏（粘結劑）混合、按照相似理論來模擬岩體的力學特性。

PFC中的顆粒為剛性顆粒，但在力學關係上允許重疊，以模擬顆粒之間的接觸力。顆粒之間的力學關係非常簡單，即牛頓第二定律。顆粒之間的接觸破壞可以為剪下和張開兩種形式，當介質中顆粒間的接觸關係（如斷開）發生變化時，介質的巨觀力學特性可以經歷從峰前線性到峰後非線性的轉化，即介質內顆粒接觸狀態的變化決定了介質的本構關係。因此，在PFC計算中不需要給材料定理巨觀本構關係和對應的參數，這些傳統的力學特性和參數通過程式自動獲得，而定義它們的是顆粒和水泥的幾何和力學參數，如顆粒級配、剛度、摩擦力、粘結介質強度等微力學參數。

理論基礎

PFC的理論基礎主要有兩個：

（1）牛頓第二定律，即F=ma；

（2）力與位移的關係。

套用領域

目前，PFC套用的領域主要有土木工程、礦業工程、材料工程、食品工程、製藥工程及農業等。