光滑边域连续-非连续细胞自动机在裂纹开裂扩展中的应用 |
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引用本文: | 唐志丹,晏飞,李云,任玲瑛,汪小宇,罗贞华,马耀,杨皓然,郑虹.光滑边域连续-非连续细胞自动机在裂纹开裂扩展中的应用[J].固体力学学报,2023,44(2):249-263. |
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作者姓名: | 唐志丹 晏飞 李云 任玲瑛 汪小宇 罗贞华 马耀 杨皓然 郑虹 |
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作者单位: | 1. 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司,成都,610072; 2. 岩土力学与工程国家重点实验室,中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉,430071; 3. 湖北省地质局武汉水文地质工程地质大队,武汉,430051; 4. 中石化西南油气分公司石油工程监督中心,德阳,618000; 5. 中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院,西安,710018; 6. 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,西安,710018 |
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基金项目: | 国家自然科学基金项目(51879261)资助; |
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摘 要: | 针对岩石裂纹开裂扩展问题,将应变光滑技术与连续-非连续细胞自动机方法相结合,构建了非连续裂纹贯穿单元和裂纹尖端单元光滑应变场,提出快速自适应光滑边域连续-非连续细胞自动机方法.构建了裂纹面位移非连续精细表征的非连续增强形函数,建立了裂纹贯穿单元和裂纹尖端单元的光滑应变矩阵求解方法,利用高斯散度定理将单元的区域积分转换为光滑域边界线积分,推导给出了光滑边域连续-非连续细胞自动机应变矩阵计算表达式,并提出了快速自适应更新方法,建立了加速因子随元胞更新而同步更新的自适应加速算法,基于此,最佳加速因子随更新自动获得,收敛速度较传统细胞自动机方法得到极大提高.利用C++编制了分析计算程序,针对多裂纹开裂扩展过程进行了模拟,并与扩展有限元进行了比较.研究发现,光滑边域连续-非连续细胞自动机方法在解的精确性、稳定性和收敛性上较扩展有限元有显著优势.
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关 键 词: | 应变光滑 光滑应变矩阵 光滑边域连续-非连续细胞自动机 裂纹扩展 增强形函数 |
Application of Smooth-edge-domain Continuous-discontinuous Cellular Automaton in Crack Propagation |
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Abstract: | |
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