[發(fā)明專利]一種三維滲流應(yīng)力耦合內(nèi)聚力單元的快速生成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011246900.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-10
• 公開（公告）號(hào): CN112329312B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟慶祥;王環(huán)玲;徐衛(wèi)亞;王偉;鄒麗芳;王如賓;閆龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 成立珍

1.一種三維滲流應(yīng)力耦合內(nèi)聚力單元的快速生成方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)滲流應(yīng)力耦合內(nèi)聚力單元的結(jié)構(gòu)；

(2)網(wǎng)格單元拆分；所述的網(wǎng)格單元拆分包括：

2.1)對(duì)原本連續(xù)的網(wǎng)格模型，按照每個(gè)單元上所有節(jié)點(diǎn)p_i(x_i，y_i，z_i)逐一編號(hào)的原則對(duì)所有節(jié)點(diǎn)重新一一排序，打破原有的連續(xù)性，形成新的節(jié)點(diǎn)序列n_i(x_i，y_i，z_i)；

2.2)將每一個(gè)單元V_j(n_j1，n_j2，n_j3，n_j4，n_j5，n_j6，n_j7，n_j8)視為多面體，對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行拆分，四面體網(wǎng)格拆分為四個(gè)三角形面單元T_j(n_j1，n_j2，n_j3)，六面體網(wǎng)格拆分為六個(gè)四邊形面單元T_j(n_j1，n_j2，n_j3，n_j4)，采用新的節(jié)點(diǎn)編號(hào)系統(tǒng)標(biāo)記節(jié)點(diǎn)號(hào)，記錄每一個(gè)面的中心坐標(biāo)c_i(x_i，y_i，z_i)；

2.3)建立數(shù)據(jù)庫或數(shù)組，記錄每一個(gè)拆分面單元的節(jié)點(diǎn)號(hào)n_i(x_i，y_i，z_i)、中心坐標(biāo)c_i(x_i，y_i，z_i)、所屬原始單元V_j(n_j1，n_j2，n_j3，n_j4，n_j5，n_j6，n_j7，n_j8)信息；

(3)內(nèi)聚力單元生成判斷；所述的內(nèi)聚力單元生成判斷包括：

3.1)根據(jù)工程問題需要，選擇生成滲流應(yīng)力耦合內(nèi)聚力單元的規(guī)則；

3.2)根據(jù)面單元的中點(diǎn)坐標(biāo)c_i(x_i，y_i，z_i)信息，找出中點(diǎn)坐標(biāo)相同的面單元，構(gòu)建面單元對(duì)D_j(n_j1，n_j2，n_j3)；

3.3)根據(jù)所處的原單元信息，根據(jù)生成規(guī)則判斷是否需要生成內(nèi)聚力單元，如果需要生成則標(biāo)記為1，否則標(biāo)記為0；

(4)內(nèi)聚力單元生成；所述的內(nèi)聚力單元生成包括：

4.1)對(duì)于每一個(gè)需要生成的面單元對(duì)，生成第三個(gè)相同坐標(biāo)的單元面作為滲流面，實(shí)現(xiàn)液體滲透特性的傳遞，同時(shí)更新單元坐標(biāo)，即每一個(gè)單元組有三個(gè)面單元，在滲流面單元內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)需要按照所在的位置重新編號(hào)，保證同一節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)相同；

4.2)根據(jù)是否生成內(nèi)聚力單元的標(biāo)記，對(duì)新的節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)不需要生成內(nèi)聚力單元時(shí)，對(duì)節(jié)點(diǎn)編號(hào)進(jìn)行合并；

4.3)根據(jù)滲流內(nèi)聚力單元的形式把三個(gè)面單元組成為一個(gè)內(nèi)聚力滲流單元C_j(T_j1，T_j2，T_j3)；

(5)滲流應(yīng)力耦合模型生成與計(jì)算；所述的滲流應(yīng)力耦合模型生成與計(jì)算包括：

5.1)循環(huán)所有的單元和節(jié)點(diǎn)信息，對(duì)節(jié)點(diǎn)和單元進(jìn)行重新排列和分組，保證節(jié)點(diǎn)編號(hào)的連續(xù)性；

5.2)將新生成的內(nèi)聚力滲流單元、更新后的節(jié)點(diǎn)和單元信息寫入有限元程序的模型文件中，獲得新的包含無厚度內(nèi)聚力單元的模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維滲流應(yīng)力耦合內(nèi)聚力單元的快速生成方法，其特征在于：步驟(1)中，所述的滲流應(yīng)力耦合內(nèi)聚力單元的結(jié)構(gòu)包括：

1.1)滲流應(yīng)力耦合內(nèi)聚力單元的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在生成時(shí)為0厚度，實(shí)際有三層12個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，其中9、10、11、12節(jié)點(diǎn)用來描述裂隙的滲流特性；

1.2)在滲流應(yīng)力耦合內(nèi)聚力單元內(nèi)部考慮立方定律建立平衡方程如公式(I)所示，其他力學(xué)計(jì)算部分與傳統(tǒng)的內(nèi)聚力單元一致；

其中w為裂隙寬度，μ_w為流體粘滯系數(shù)，c_t，c_b為裂隙上下面的濾失系數(shù)，p_f為裂隙內(nèi)部孔壓p_t，p_b為裂隙上下面相鄰固體區(qū)域的孔壓，Q(t)為源項(xiàng)，δ(x，y)為狄拉克δ函數(shù)；裂隙的寬度通過下表面1、2、3、4和上表面5、6、7、8節(jié)點(diǎn)位移的差值得到：

w＝X⁺-X^- (II)。