利用XFEM模拟裂缝扩展
目前ABAQUS软件对于裂缝扩展等不连续问题的分析方法主要有两种:一是基于断裂力学理论提出的debond的技术;另一种是基于损伤力学理论提出的Cohensive技术。但这两种方法中的裂缝只能沿着预定的路径扩展延生,这对裂纹的真实性存在质疑,因此不利于模拟实际的裂纹扩展。ABAQUS6.9以后引入了扩展有限元,它可以模拟静态、动态裂缝的扩展延伸过程,裂纹可延任意路径扩展,更符合实际情况。XFEM是基于单位分解理论对传统有限元方法的位移函数进行了修正,引入了水平集方法对裂纹周边的单元节点自由度加强来对裂纹扩展实时跟踪。
1.基于XFEM水力压裂转向模拟
模拟了入射角度为45°的一个水力压裂模拟。
初始裂缝起裂时的动态图 裂缝的应力变化
主应力是沿着Y轴方向,所以裂缝沿着Y轴方向进行偏转延伸,沿着X轴方向张开。
裂缝宽度的一个动态变化变化 注入点裂缝宽度和孔隙压力的变化曲线
分析:一开始缝宽和孔隙压力都随着最大主应力的增大急剧增大,之后缝宽会稳定到一定值。由于裂缝较短,孔隙压力会急剧下降到某一值后才稳定。
作者:LiM