一种模拟固体材料热破裂方法技术

本发明专利技术公开了一种模拟固体材料热破裂方法，包括对固体材料进行网格划分，将固体材料划分为多个实体单元；实体单元之间设置起粘结作用的节理单元或者界面单元；设置模拟的材料参数、温度初值条件和边界条件、荷载边界和位移边界；进行热传导计算，得到温度分布；计算热应力；计算应力场；根据应力场判断节理单元或界面单元是否断裂；将断裂的节理单元或界面单元删除，循环重复,即能实现固体材料热破裂的模拟。本发明专利技术可以模拟任意复杂的多裂缝的扩展和交汇；可以以直接采用实验获得的部分宏观力学参数，可在模拟的过程中自动进行热传导的计算。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟固体材料热破裂方法
本专利技术涉及岩土工程、地热工程、石油工程、采矿工程、水利水电工程、建材、材料科学等领域，尤其涉及一种模拟固体材料热破裂方法。
技术介绍
岩石的风化破坏、陶瓷材料的热冲击失效、混凝土结构的开裂等均与热应力有关，当热应力超过材料自身的强度时，材料便会发生开裂而破坏，即发生热破裂。热破裂会对固体材料的力学性质，渗透特性(孔隙度、渗透率)产生重要影响。例如：在干热岩地热能开采中，注入的低温流体使得高温岩石温度降低，发生收缩变形，并最终产生裂缝，从而显著影响热储层的渗透特性，影响水岩换热效率。目前，固体材料热破裂数值模拟方法主要可分为两类：基于连续介质的方法和基于非连续介质的方法，其中基于连续介质的方法难以模拟复杂裂缝的起裂、扩展和交汇；基于非连续基质的方法则难以考虑热传导的计算，或者微观输入参数难以确定。因而，这些方法难以用于对固体材料热破裂的模拟。基于连续介质的方法如有限元、无网格等，在模拟裂纹扩展时需要在裂纹尖端构建奇异单元，且在裂缝扩展的过程中，不断重新划分网格，计算量巨大；在处理多裂缝交汇时需要进行复杂相交判断，并且难以确定不同裂缝之间的扩展顺序，处理起本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟固体材料热破裂方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.对固体材料进行网格划分，将固体材料划分为多个实体单元；S2.在步骤S1中划分得到的实体单元之间设置起粘结作用的节理单元或者界面单元；S3.将经过步骤S2处理的固体材料进行热破裂模拟，设置模拟的材料参数、温度初值条件和边界条件、荷载边界和位移边界；S4.将步骤S2设置的节理单元或者界面单元视为不存在，进行热传导计算，得到温度分布；S5.根据温度分布计算热应力；S6.将热应力作为体荷载施加在实体单元上计算应力场；S7.根据应力场判断节理单元或界面单元是否断裂；S8.将断裂的节理单元或界面单元删除，循环重复步骤S1‑S7,即能实现固体材...

【技术特征摘要】
1.一种模拟固体材料热破裂方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.对固体材料进行网格划分，将固体材料划分为多个实体单元；S2.在步骤S1中划分得到的实体单元之间设置起粘结作用的节理单元或者界面单元；S3.将经过步骤S2处理的固体材料进行热破裂模拟，设置模拟的材料参数、温度初值条件和边界条件、荷载边界和位移边界；S4.将步骤S2设置的节理单元或者界面单元视为不存在，进行热传导计算，得到温度分布；S5.根据温度分布计算热应力；S6.将热应力作为体荷载施加在实体单元上计算应力场；S7.根据应力场判断节理单元或界面单元是否断裂；S8.将断裂的节理单元或界面单元删除，循环重复步骤S1-S7,即能实现固体材料热破裂的模拟。2.根据权利要求1所述的模拟固体材料热破裂方法，其特征在于，所述步骤S1中，固体材料采用四面体、六面体、三维voronoi、三角形、四边形、其他任意多边形或者多面体中的一种或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：严成增，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42