[發明專利]一種基于有限元的三維隨機滲流場模擬方法及裝置

有效

• 申請號: 201911065978.5
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110826276B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 劉勇;王滿玉;李典慶
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張宇

1.一種基于有限元的三維隨機滲流場模擬方法，其特征在于，包括：

(1)根據ABAQUS的CAE方式創建三維模型，將所述三維模型導出為INP文件，在所述INP文件中將材料的滲透系數與溫度場變量進行關聯，加入場變量語句，設置單元輸出變量；

(2)利用ABAQUS自帶的UTEMP子程序進行參數傳遞，確定能夠進行參數傳遞的輸入輸出變量；

(3)假設滲透系數的值服從均勻統計分布，確定滲透系數變化范圍的最小值和最大值，在UTEMP子程序自定義區域中利用Fortran語言編寫程序，使用修正線性估計法生成三維隨機場；

(4)調整所述三維隨機場中自相關函數中滲透系數在x、y和z三個方向上的相關長度，以反映材料參數在各方向上的相關性；

(5)在不啟動ABAQUS軟件的情況下，通過DOS界面輸入命令調用連接所述INP文件和所述UTEMP子程序，在后臺進行有限元計算；

(6)打開.odb文件，輸出所述三維模型的三維隨機滲流場云圖，以觀察滲流速度在各區域的變化情況。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)包括：

啟動ABAQUS軟件，根據CAE界面方式創建三維模型，設置流體滲透/應力耦合Soils分析；

采用C3D8P孔壓單元類型將所述三維模型自由劃分為六面體單元，導出含所述三維模型各積分點坐標的INP文件；

在所述INP文件中修改滲透系數的設置時，將滲透系數與溫度場間接建立關系，在所述INP文件中相應地方添加與溫度場變量相關的語句，并將TEMP設置為單元輸出變量。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)包括：

使用ABAQUS自帶的與溫度有關的UTEMP子程序中的傳入變量COORDS和定義變量TEMP進行參數傳遞，在各所述積分點坐標處輸出的溫度值在數值上等價于滲透系數，能夠間接實現滲透系數的隨機性。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(3)包括：

假設滲透系數的取值服從均勻統計分布，并確定所述三維模型中滲透系數變化范圍的最小值和最大值；

在UTEMP子程序自定義區域中利用Fortran語言編寫程序，使用修正線性估計法生成三維均勻分布隨機場。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(4)包括：

利用隨機場表征滲透系數的空間不均勻性時，通過調整自相關函數中三個方向的相關長度，以反映材料的滲透系數在各方向上的相關性。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)包括：

在不啟動ABAQUS的情況下，打開DOS界面并將路徑調至當前工作目錄，輸入命令連接所述INP文件和所述UTEMP子程序，在后臺調用ABAQUS程序進行有限元計算，以提高計算效率和節約計算資源。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(6)包括：

在工作目錄下找到并打開.odb結果文件，在結果輸出選項中，選擇TEMP作為輸出變量，顯示所述三維模型的隨機滲流場云圖，并觀察滲流速度在各區域的變化情況。

8.一種基于有限元的三維隨機滲流場模擬裝置，其特征在于，包括：

模型構建模塊，用于根據ABAQUS的CAE方式創建三維模型，將所述三維模型導出為INP文件，在所述INP文件中將材料的滲透系數與溫度場變量進行關聯，加入場變量語句，設置單元輸出變量；

參數傳遞模塊，用于利用ABAQUS自帶的UTEMP子程序進行參數傳遞，確定能夠進行參數傳遞的輸入輸出變量；

隨機場生成模塊，用于假設滲透系數的值服從均勻統計分布，確定滲透系數變化范圍的最小值和最大值，在UTEMP子程序自定義區域中利用Fortran語言編寫程序，使用修正線性估計法生成三維隨機場，并調整所述三維隨機場中自相關函數中滲透系數在x、y和z三個方向上的相關長度，以反映材料參數在各方向上的相關性；

計算模塊，用于在不啟動ABAQUS軟件的情況下，通過DOS界面輸入命令調用連接所述INP文件和所述UTEMP子程序，在后臺進行有限元計算；

輸出模塊，用于打開.odb文件，輸出所述三維模型的三維隨機滲流場云圖，以觀察滲流速度在各區域的變化情況。