裂缝形态的模拟方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本申请公开了一种裂缝形态的模拟方法、装置、设备及介质，涉及裂缝预测领域。该方法包括：对所述裂缝所在的区域划分网格，获得历史网格划分和历史状态变量；基于所述历史网格划分和所述历史状态变量，计算目标网格划分和相场变量；基于所述相场变量和所述目标网格划分，计算位移场分布；根据所述位移场分布，模拟所述裂缝的形态。本申请通过耦合相场、位移场和网格，提高了裂缝模拟的精度和准确性，同时还可以降低计算所需的时间，提高计算效率。还可以适用于复杂裂缝网络中，提高计算效率。

【技术实现步骤摘要】
裂缝形态的模拟方法、装置、设备及介质
本申请涉及裂缝预测领域，特别涉及一种裂缝形态的模拟方法、装置、设备及介质。
技术介绍
工程应用中诸如岩石或者混凝土等脆性材料的断裂损伤过程会伴随着裂缝的生成和延伸，运用数值模拟方法分析材料在载荷作用下裂缝是否扩展、是否断裂以及延伸路径的准确预测，可为工程设计提供宝贵的理论基础。相关技术是运用相场断裂模型，通过全场能量泛函伽马的收敛，动态产生和延伸裂缝。但是全场能量泛函伽马收敛的满足条件是裂缝上的网格尺寸h需远远小于弥散裂缝宽度L，而L的设定相对于计算尺寸也需要足够小才能满足相场逼近条件。
技术实现思路
本申请实施例希望提供一种裂缝形态的模拟方法、装置、设备及介质，可以快速耦合相场、位移场和网格，使得结果更为准确，且减少了计算量，提高了计算效率。所述技术方案如下：根据本申请的第一方面，提供了一种裂缝形态的模拟方法，所述方法包括：对所述裂缝所在的区域划分网格，获得历史网格划分和历史状态变量；基于所述历史网格划分和所述历史状态变量，计算目标网格划分和相场变量；基于所述相场变量和所述目标网格划分，计算位移场分布；根据所述位移场分布，模拟所述裂缝的形态。根据本申请的另一方面，提供了一种裂缝形态的模拟装置，所述装置包括：划分模块，用于对所述裂缝所在的区域划分网格，获得历史网格划分和历史状态变量；计算模块，用于基于所述历史网格划分和所述历史状态变量，计算目标网格划分和相场变量；所述计算模块，还用于基于所述相场变量和所述目标网格划分，计算位移场分布；模拟模块，用于根据所述位移场分布，模拟所述裂缝的形态。在本申请的一个可选设计中，所述计算模块，还用于获得网格移动速度、网格控制方程和相场控制方程；通过所述历史状态变量的线性差值，获得中间状态变量；基于所述网格移动速度、所述相场控制方程和所述中间状态变量，计算所述相场变量；基于所述相场变量和所述历史网格划分，计算所述目标网格划分。在本申请的一个可选设计中，所述计算模块，还用于基于所述裂缝所在的区域，获得网格能量方程；对所述网格能量方程进行求导，获得网格偏微分方程；求解所述网格偏微分方程，获得所述网格移动速度。在本申请的一个可选设计中，所述计算模块，还用于在获得相场控制方程后，基于所述相场变量和所述目标网格划分，求解所述相场控制方程，并获得所述位移场分布。在本申请的一个可选设计中，所述计算模块，还用于定义所述裂缝所在的区域的相场和位移场的解空间，所述相场和所述位移场的解空间是所述相场控制方程的解；基于所述解空间，构造所述相场控制方程。在本申请的一个可选设计中，所述划分模块，还用于对所述裂缝所在的区域划分网格，获得非均匀网格，所述非均匀网格在目标度量张量中为均匀网格，所述目标度量张量用于决定网格的大小、形状、和方向中的至少一种。根据本申请的另一方面，提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如上方面所述的裂缝形态的模拟方法。根据本申请的另一方面，提供了一种计算机存储介质，计算机可读存储介质中存储有至少一条程序代码，程序代码由处理器加载并执行以实现如上方面所述的裂缝形态的模拟方法。根据本申请的另一方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，上述计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，上述计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从上述计算机可读存储介质读取上述计算机指令，上述处理器执行上述计算机指令，使得上述计算机设备执行如上方面所述的裂缝形态的模拟方法。本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：通过耦合相场、位移场和网格，提高了裂缝模拟的精度和准确性，同时还可以降低计算所需的时间，提高计算效率。还可以适用于复杂裂缝网络中，将网格用于提高计算效率。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请一个示例性实施例提供的计算机系统的结构示意图；图2是本申请一个示例性实施例提供的裂缝形态的模拟方法的流程图；图3是本申请一个示例性实施例提供的裂缝形态的模拟方法的相场分布图和网格分布图；图4是本申请一个示例性实施例提供的裂缝形态的模拟方法的流程图；图5是本申请一个示例性实施例提供的仿射映射图；图6是本申请一个示例性实施例提供的裂缝模型示意图；图7是本申请一个示例性实施例提供的裂缝形态的模拟方法的网格分布图；图8是本申请一个示例性实施例提供的裂缝形态的模拟方法的相场分布图；图9是本申请一个示例性实施例提供的不同方式模拟裂缝的曲线对比图；图10是本申请一个示例性实施例提供的裂缝模型示意图；图11是本申请一个示例性实施例提供的多条裂缝形态的模拟过程的相场变量图；图12是本申请一个示例性实施例提供的多条裂缝形态的模拟过程的网格分布图；图13是本申请一个示例性实施例提供的裂缝模型示意图；图14是本申请一个示例性实施例提供的多条裂缝形态的模拟过程的相场变量图；图15是本申请一个示例性实施例提供的多条裂缝形态的模拟过程的网格分布图；图16是本申请一个示例性实施例提供的裂缝形态的模拟装置的框图；图17是本申请一个示例性实施例提供的计算机设备的框图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。相场法(PhaseFieldMethod)：通过微分方程来体现具有特定物理机制的扩散、有序化势和热力学驱动的综合作用，通过计算机编程求解上述方程，从而获取研究体系在时间和空间上的瞬时状态。位移场：又称应力应变场，指物体三维空间内的位移矢量的空间分布状况。自适应网格：又称自适应网格法，是通过求解椭圆型方程的边值问题来数值生成网格的一种新方法。它是在任意形状的区域上求偏微分方程的数值解的一种非常有效的工具。该方法抛弃了等距均匀的差分网格，代之以能够自动地适应所研究问题中解的特征的疏密程度不均的曲线网格。如在边界上计算网格与实际边界相重合，在区域内部可任意调节网格点的疏密程度等。其基本思想是对于求解域中较为剧烈的区域，网格在迭代的过程中进行调节，在物理解变动比较大的区域多放置一些网格节点，而在变动小的区域少用一些节点，在解的精度相同的前提下，自适应网格节点数远小于均匀网格系统下的网格节点。解空间：指齐次线性方程组所有解的集合构成的一个向量空间。图1示出了本申请一个示例性实施例提供的计算机系统的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种裂缝形态的模拟方法，其特征在于，所述方法包括：/n对所述裂缝所在的区域划分网格，获得历史网格划分和历史状态变量；/n基于所述历史网格划分和所述历史状态变量，计算目标网格划分和相场变量；/n基于所述相场变量和所述目标网格划分，计算位移场分布；/n根据所述位移场分布，模拟所述裂缝的形态。/n

【技术特征摘要】
1.一种裂缝形态的模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
对所述裂缝所在的区域划分网格，获得历史网格划分和历史状态变量；
基于所述历史网格划分和所述历史状态变量，计算目标网格划分和相场变量；
基于所述相场变量和所述目标网格划分，计算位移场分布；
根据所述位移场分布，模拟所述裂缝的形态。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述历史网格划分和所述历史状态变量，计算相场变量和目标网格划分，包括：
获得网格移动速度、网格控制方程和相场控制方程；
通过所述历史状态变量的线性差值，获得中间状态变量；
基于所述网格移动速度、所述相场控制方程和所述中间状态变量，计算所述相场变量；
基于所述相场变量和所述历史网格划分，计算所述目标网格划分。


3.根据权利要2所述的方法，其特征在于，所述获得网格移动速度，包括：
基于所述裂缝所在的区域，获得网格能量方程；
对所述网格能量方程进行求导，获得网格偏微分方程；
求解所述网格偏微分方程，获得所述网格移动速度。


4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述基于所述相场变量和所述目标网格划分，计算位移场分布，包括：
在获得相场控制方程后，基于所述相场变量和所述目标网格划分，求解所述相场控制方程，并获得所述位移场分布。


5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述获得相场控制方程，包括：
定义所述裂缝所在的区域的相场和位移场的解空间，所述相场和所述位移场的解空间是所述相场控制方程的解；
基于所述解空间，构造所述相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张飞，张士诚，李骞，彭先，胡碟，赵梓寒，李秋，吴婷婷，张寰一，张春，李文，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11