3DEC是3 Dimension Distinct Element Code的縮寫，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力學行為的計算分析程序。概括來講，3DEC程序承襲了UDEC的基本核心思想，本質上是對二維空間離散介質力學描述向三維空間延伸的結果。

?

?

物理介質通常呈現非連續即離散特征，這里的離散特征可以現實表現為材料屬性、或細觀、宏觀構造形態意義上的非連續，離散構成本質決定介質亦呈現力學意義上的非連續特點，即離散介質在受力時呈現的變形不連續現象。簡單的來講，所謂的離散介質可以定義為連續介質的集合體，連續介質之間則通過非連續特征發生相互作用。以巖體作為一般性解釋示例，具有不同巖性屬性的巖塊（連續體）和地質結構面（非連續特征）兩者構成巖體基本組成要素，在外力作用下，巖塊可以表現為連續介質力學行為，巖塊之間則通過結構面（非連續特征）實現相互作用，當結構面受力超過其承載極限時，巖塊即表現為相互剪切錯動、或脫開等現實破壞現象。

?

與有限元技術、FLAC/FLAC3D等通用連續力學方法不同地，屬于非連續力學方法范疇的3DEC程序以介質的離散構成特征作為基本出發點，利用非連續介質力學來描述其力學行為，即采用樸素的力學方法分別描述介質內的連續性特征和非連續性特征，如將巖體的兩個基本組成對象—巖塊和地質結構面分別以連續力學定律和接觸定律加以描述，其中接觸（結構面）是連續體（巖塊）的邊界，單個的連續體在進行力學求解過程中可以被處理成獨立對象并通過接觸與其他連續體發生相互作用，其中連續體可具有可變形、或剛性受力變形特征。具體到具備可變形能力的單個連續體分析環節而言，介質受力變形求解方法完全遵從FLAC/FLAC3D快速拉格朗日定律。

?

?

計算原理的先后沿承關系決定了3DEC程序就物理介質對象的力學分析方法總體遵循UDEC程序基本思想，但不否認二者在具體技術處理環節上各具特色，從應用方法選擇角度出發，有必要洞悉、理解方法意義上的異同點：

?

?

與UDEC程序一致地，3DEC以樸素的思想看待介質離散構成特征，將其視為連續性特征（如巖塊）、和非連續特征（如結構面）兩個基本元素的集合統一體，并以成熟力學定律分別定義這些基本元素的受力變形行為；

?

?

3DEC采用凸多面體來描述介質中連續性對象元素（如巖塊）的空間形態，并通過若干凸多面體組合表達現實存在的凹形連續性對象，此外，非連續性特征（如結構面）則以曲面（三角網）加以表征；

?

表征連續性特征對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行求解。連續性特征對象之間通過邊界（非連續特征）實現相互作用，描述邊界曲面受力變形可遵從多種荷載—變形力學定律（即接觸定律），力學定律可以模擬凸多面體之間在公共邊界處相互滑動或脫開行為；

?

?

在特定條件下，3DEC程序亦可蛻化為UDEC程序，盡管3DEC的開發初衷是描述三維空間離散介質的力學行為，但程序同樣具備二維空間即平面分析能力，如3DEC同時提供平面應力、平面應變分析解決手段。

?

?

盡管連續力學方法中也可以處理一些非連續特征，比如有限元中的節理單元和FLAC/FLAC3D中的Interface（界面），但包含了節理單元和界面單元的這些連續介質力學方法與3DEC技術存在理論上的本質差別，具體可參閱UDEC概述內容。如將介質理想地看待為完全連續體，此時3DEC程序可蛻化為FLAC/FLAC3D等連續力學方法，只描述連續性對象即可，即3DEC程序可以選擇在連續介質力學、與非連續介質力學分析功能兩者之間切換，表現出強大通用程序特征。

?

?

?

離散單元法處理介質對象的樸素描述方法，決定了3DEC程序可以滿足工程行業范圍內的廣泛地常規、超常規工程問題解決需求。基于UDEC方法基本理論的承襲、拓展關系，同時決定了3DEC程序在分析功能、及行業應用領域與UDEC程序具備絕對的共性特征，這里強調分析模式上的共性，如UDEC、3DEC均能考慮水、溫度、動力等復雜受力條件對介質力學行為的影響，但就表達物理介質復雜形體特征、和賦存環境（如應力環境）等現實條件的吻合度而言，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。當然，以上論述并不突出強調方法論上的孰優孰劣，旨在建議應用者在分析方法選擇環節，應建立在充分了解程序特征的基礎上，最終根據問題自身特點和應用需求確定使用哪一款方法。

?

?

拉格朗日求解模式決定了3DEC具備強大連續介質力學范疇內的普遍性分析能力，同時離散單元法的核心思想更是賦予3DEC在處理非連續介質環節上的本質優勢，特別適合于離散介質在荷載（力荷載、流體、溫度等）作用下靜、動態響應問題的分析，如介質運動、大變形、或破壞行為和破壞過程研究。即便3DEC程序的開發初衷旨在滿足節理巖體的研究需求，并具有大量巖土工程相關行業內成功應用歷史，但離散單元法理論本身并不限于特定工程行業，從本質層面角度描述固體介質物理組成、力學特征的理論優勢更是將3DEC程序拓展到其他非巖土工程領域，概括地，3DEC程序部分應用領域可以簡述為：

?

?

巖土工程：基本涵蓋FLAC、FLAC3D、UDEC程序全部應用行業，并且本質上較之這些程序更有技術解決優勢。具體地，行業問題主要集中在介質的變形、漸進破壞問題上，例如大型高邊坡穩定變形機理、深埋地下工程圍巖破壞、礦山崩落開采等。伴隨程序功能的逐步延伸，3DEC更是成為復雜行業問題研究的首選工具，如巖體結構滲透特征（裂隙流）、動力穩定性、爆破作用下介質破裂擴展、沖擊地壓、巖體強度尺寸/時間效應和多場耦合（水—溫度—力耦合）等問題；

?

地質工程：地質構造運動過程、斷裂過程、水文地質等；

?

地震工程：板塊運動、地震工程與工程振動

?

建筑/結構工程：建筑結構動力穩定、建筑材料力學特征研究（如混凝土變形、強度特征）；

?

軍事工程：武器系統與發射工程，如彈道運動軌跡優化、炮彈爆炸作用對目標物的破壞過程研究等；

?

過程工程：農業、冶煉、制造、醫藥行業的散體物質（皮帶）傳送、篩選、和分裝，如農業中土豆按大小的機械化分選和分裝、冶煉行業中按級配向高爐運送過程中的自動配料研究等。

?

?

3DEC是一款高端產品，適合于廣泛工程行業范圍內常規、非常規問題研究，但應用層次的深化對用戶的力學理論基礎、和對工程實踐認知能力提出較高要求。為促進用戶取得突破性高水平成果，ITASCA中國公司向國內用戶提供各種層次的培訓，包括針對具體工程問題在ITASCA公司的長期培訓。