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基于扩展有限元法的水力压裂大物模实验的数值模拟 被引量：31
1
作者 王涛 高岳 +3 位作者 柳占立 王永辉 杨立峰 庄茁 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1304-1309,共6页
该文在页岩水力压裂实验的基础上,采用扩展有限元方法(XFEM),发展了ABAQUS软件的显式用户单元子程序,实现了页岩水力压裂过程的初步数值模拟。通过在常规3维实体8节点单元中引入扩充自由度,实现在单元内引入不连续位移场,模拟了水力压... 该文在页岩水力压裂实验的基础上,采用扩展有限元方法(XFEM),发展了ABAQUS软件的显式用户单元子程序,实现了页岩水力压裂过程的初步数值模拟。通过在常规3维实体8节点单元中引入扩充自由度,实现在单元内引入不连续位移场,模拟了水力压裂的裂纹,且无需在裂纹扩展过程中重画网格。采用有限差分法(FDM)离散流体的连续方程,实现对裂缝内流体流动的模拟。对一般扩展有限元方法进行改进,引入虚拟节点,在显式方法中可以简化处理单元内的裂纹,同时在扩充8节点六面体单元中使用一点积分和沙漏控制,大大提高了计算效率。数值模拟结果与实验吻合得较好。 展开更多
关键词 扩展有限元法(XFEM) ABAQUS显式用户单元子程序 水力压裂 虚拟节点法
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三维动态应力强度因子的自适应虚拟节点法
2
作者 冯泽洋 段庆林 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期466-476,共11页
采用自适应虚拟节点法计算三维动态应力强度因子,改善了标准虚拟节点法计算精度和效率的不足.通过无需裂尖加强函数(和相应的额外自由度)的虚拟节点技术模拟裂纹处的强间断.在裂纹处引入自适应网格加密技术以及契合裂纹问题的加密准则,... 采用自适应虚拟节点法计算三维动态应力强度因子,改善了标准虚拟节点法计算精度和效率的不足.通过无需裂尖加强函数(和相应的额外自由度)的虚拟节点技术模拟裂纹处的强间断.在裂纹处引入自适应网格加密技术以及契合裂纹问题的加密准则,无需高计算消耗的全局稠密网格,从而提高计算精度和效率.采用简便的约束近似技术处理局部加密网格中的悬空节点,避免特殊单元和复杂形函数,便于数值实现.数值算例表明,相较于标准虚拟节点法,自适应虚拟节点法可有效提高计算精度,且在同样精度下具有更少的计算消耗和更高的效率. 展开更多
关键词 动力学裂纹 应力强度因子 自适应网格加密 虚拟节点法 扩展有限元
原文传递
三维裂纹扩展的自适应虚拟节点法
3
作者 冯泽洋 段庆林 陈嵩涛 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1110-1115,共6页
在有限元方法的框架下针对三维裂纹扩展问题发展了自适应虚拟节点法。该方法采用无需裂尖加强函数(和相应的额外自由度)的虚拟节点技术描述裂纹处的间断,并采用单元局部水平集方法对三维裂纹面进行几何描述和追踪。为加速计算,提出了随... 在有限元方法的框架下针对三维裂纹扩展问题发展了自适应虚拟节点法。该方法采用无需裂尖加强函数(和相应的额外自由度)的虚拟节点技术描述裂纹处的间断,并采用单元局部水平集方法对三维裂纹面进行几何描述和追踪。为加速计算,提出了随裂纹面扩展的自适应网格加密方法。局部细化网格产生的悬空节点由简便的约束近似技术处理,无需引入额外自由度或特殊单元。发展的自适应虚拟节点法便于数值实现,具有与标准有限元方法相当的鲁棒性。数值结果表明,该方法可有效模拟三维裂纹扩展过程,且能方便地应用于复杂工程结构的多裂纹扩展问题。 展开更多
关键词 裂纹扩展 自适应网格加密 虚拟节点法 扩展有限元法 三维裂纹
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