Itasca PFC6.03D 土石混合體柔性三軸試驗 控制孔隙比、含石量、按級配生成試樣(clump模擬塊石)，有一説一，三維土石混合體制樣還挺麻煩 柔性三軸的體應變也可監測

最近在折騰Itasca PFC6.03D做土石混合體柔性三軸試驗，發現這玩意兒的水比想象中深得多。特別是三維試樣製備環節，簡直能把人逼瘋——孔隙比、含石量、顆粒級配三個變量互相拉扯，調參的時候感覺自己在玩三維彈球。

先説塊石模擬這個老大難問題。用clump組裝不規則顆粒時，最坑的是生成效率。我試過用球體隨機組合生成碎石形狀，結果要麼疊在一起形成"連體嬰"，要麼間距太大導致級配失控。後來發現用voronoi切割後隨機刪面的方法反而更靠譜：

clump template create name 'block1' ...
    component create sphere ...
        position 0 0 0 radius 1.0
    component create sphere ...
        position 1.2 0 0 radius 0.8
    component create sphere ...
        position 0.6 1.0 0 radius 0.6

這種三球連成的clump既能保證力學性能，形狀也不會太規則。不過要注意相鄰球體的重疊量控制在10%-15%，不然加載時容易產生應力集中。

孔隙比控制更是玄學現場。傳統方法是生成顆粒後調整尺寸，但在含石量>30%的情況下，石頭和土顆粒會瘋狂搶地盤。有次我設了target porosity 0.25，迭代兩小時後孔隙比從0.4震盪到0.6，直接懷疑人生。後來改用分級生成策略：

1. 先固定clump位置生成石塊
2. 用servo控制生成土顆粒
3. 交替執行平衡和尺寸調整

model cycle 5000 calm 10
ball generate porosity 0.25 ...
    radius 0.01 0.02 ...
    box 0 1.0 0 1.0 0 1.0
servo activate

這套組合拳打下來，孔隙比誤差能控制在±0.03以內。不過遇到含石量突變的情況，還是得手動介入調整顆粒分佈。

柔性三軸的體應變監測倒是意外地友好。PFC6.0新增的measurement sphere功能可以直接讀取體積變化：

measurement create id 1 type sphere ...
    center 0.5 0.5 0.5 radius 0.4
measurement history id 1 volume

配合wall的位移速率控制，能實時看到試樣像被揉捏的麪糰一樣變形。有個小技巧是把測量球體範圍設置得比試樣略小，避免邊界效應干擾數據。

最後吐槽下這個可視化界面——當5000+顆粒開始三維旋轉時，我的顯卡風扇直接進入直升機起飛模式。建議新手調試時先用二維模型練手，等參數調穩了再上三維，不然硬件和心態都容易崩。