UDEC是Universal Distinct Element Code的所写，即通用离散单元法程序，顾名思义，UDEC是一款基于离散单元法理论的一款计算分析程序。离散单元法由Peter Cundall在1971年提出理论雏形，意图是在二维空间描述离散介质的力学行为，Cundall等人在1980年开始又把这一方法思想拓展到研究颗粒状物质的微破裂、破裂扩展、和颗粒流动问题。

 

物理介质通常均呈现不连续特征，这里的不连续性可以表现为材料属性的不连续、或空间结构（构造）上的不连续。以岩体为例，具有不同岩性属性的岩块（连续体）和结构面（非连续特征）构成岩体基本的两个组成要素，与有限元技术、FLAC/FLAC3D等通用连续力学方法相比较，属于非连续力学方法范畴的UDEC程序基于离散的角度来对待物理介质，以朴素的思想分别描述介质内的连续性元素和非连续性元素，如将岩体的两个基本组成对象—岩块和结构面分别以连续力学定律和接触定律加以描述，其中接触（结构面）是连续体（岩块）的边界，单个的连续体在进行力学求解过程中可以被处理成独立对象并通过接触与其他连续体发生相互作用，其中连续体可具有可变形、或刚性受力变形特征。具体到具备可变形能力的单个连续体分析环节而言，介质受力变形求解方法完全遵从FLAC/FLAC3D快速拉格朗日定律。具体的，UDEC程序对于物理介质的力学描述手段可以通俗说明为：

 

 

宏观物理介质绝非理论意义上的连续体（如，岩体=岩块+结构面），UDEC以朴素的思想遵循这一自然规律，将其视为连续性特征（如岩块）、和非连续特征（如结构面）两个基本元素的集合统一体，并以成熟力学定律分别定义这些基本元素的受力变形行为；

 

 

UDEC采用凸多边形来描述介质中连续性对象元素（如岩块）的空间形态，并通过若干凸多边形组合表达现实存在的凹形连续性对象，此外，非连续性特征（如结构面）则以折线段加以表征；

 

 

表征连续性特征对象的凸多边形可以服从可变形、或刚性受力变形定律，如为可变形体，则采用与FLAC/FLAC3D完全一致的快速拉格朗日方案进行求解，如“网格群模型”。连续性特征对象之间通过边界（非连续特征）实现相互作用，描述边界的折线段受力变形可遵从多种荷载—变形力学定律（即接触定律），力学定律可以模拟凸多边形之间在公共边界处相互滑动或脱开行为；

 

 

在某些极端情形下，如理想地将物理介质看待为完全连续体，此时UDEC程序可蜕化为FLAC/FLAC3D等连续力学描述手段，只描述连续性对象即可。

 

 

尽管连续力学方法中也可以处理一些非连续特征，比如有限元中的节理单元和FLAC中的Interface（界面），但包含了节理单元和界面单元的这些连续介质力学方法与UDEC技术存在质的差别，这种本质差别主要体现在：

 

 

UDEC方法为具有复杂接触力学行为的运动机制描述和分析精度提供基本技术保障。介质体内的接触行为主要取决于连续性对象（块体）的运动状态，现实中的块体运动状态可以非常复杂，以冲击碰撞问题为例，复杂运动状态（反复接触、脱开）时刻调整块体间相对位置，并致使块体边界接触方式可以多样化，如平面离散元中边界的接触方式有边—边接触、边—点接触、或点—点接触，接触方法的不同决定了块体边界上受力状态和传递方式的差别，UDEC方法在计算过程中不断判断和更新块体接触状态，并根据这些接触状态判断块体之间的荷载传递方式、为接触选择对应力学定律，有效避免计算结果失真；

 

 

复杂模型内部的接触非常多，如果按传统的连续介质力学接触搜索方法在计算过程中先接触关系和进行相应的力学计算确定接触荷载状态，然后再把这种荷载作为块体的边界条件进行块体的连续力学计算，整过计算过程可能会非常沉长而缺乏现实可行性，为此，Peter Cundall基于数学网格和拓扑理论为UDEC程序设计了接触搜索和接触方式状态判别优化方法，考虑了不同类型问题的求解需要，极大程度地提高了计算效率和稳定性。

 

 

离散单元法处理介质对象的朴素描述方法决定了UDEC程序可以满足工程行业范围内广泛地常规、超常规工程问题解决需求。源于对拉格朗日求解模式FLAC方法的完美沿承，UDEC必然具备连续介质力学范畴内的普遍性分析能力，而离散单元法的核心思想更是赋予UDEC在处理非连续介质环节上的本质优势，特别适合于固体介质在荷载（力荷载、流体、温度等）作用下静、动态响应问题的分析，如介质运动、大变形、或破坏行为甚至是破坏过程研究。即便UDEC程序的开发初衷旨在满足节理岩体的研究需求，并具有大量岩土工程相关行业内成功应用历史，但离散单元法理论本身并不限于特定工程行业，从本质层次上描述固体介质物理组成结构、力学特征的理论优势更是逐渐将UDEC程序拓展到其他非岩土工程领域，概括地，UDEC程序部分应用领域可以简述为：

 

 

岩土工程：基本涵盖FLAC程序全部应用行业，但本质上较之FLAC更有解决优势。主要集中在介质的变形、渐进破坏问题上，例如大型高边坡稳定变形机理、深埋地下工程围岩破坏、矿山崩落开采等。伴随分析功能的逐渐丰富，UDEC更是成为复杂行业问题研究的首选工具，如岩体结构渗透特征（裂隙流）、动力稳定性、爆破作用下介质破裂扩展、冲击地压、岩体强度尺寸/时间效应和多场耦合（水—温度—力耦合）等问题；

 

 

地质工程：地质构造运动过程、断裂过程、水文地质等；

 

地震工程：板块运动、地震工程与工程振动

 

建筑/结构工程：建筑结构动力稳定、建筑材料力学特征研究（如混凝土变形、强度特征）；

 

军事工程：武器系统与发射工程，如弹道运动轨迹优化、炮弹爆炸作用对目标物的破坏过程研究等；

 

过程工程：农业、冶炼、制造、医药行业的散体物质（皮带）传送、筛选、和分装，如农业中土豆按大小的机械化分选和分装、冶炼行业中按级配向高炉运送过程中的自动配料研究等。

 

UDEC是一款高端产品，特别适合复杂机理性问题研究，但应用难度往往也较大，对用户要求相对较高。为促进用户取得突破性高水平成果，ITASCA中国公司向国内用户提供各种层次的培训，包括针对具体工程问题在ITASCA公司的长期培训