干热岩晶体尺度的损伤与破裂模拟方法及相关设备

本公开涉及土木工程，尤其涉及一种干热岩晶体尺度的损伤与破裂模拟方法及相关设备。

背景技术：

1、了解热力条件下的岩体的微裂纹扩展与损伤行为对于地热资源开发以及地球热力驱动下的地质力学行为的探究具有重要意义，花岗岩是干热岩中的代表性岩石。数值模拟是热力条件下干热岩微裂纹损伤热力机制的有用工具。然而，传统的有限元法（fem）由于网格限制通常只能模拟岩体晶体尺度的小变形，无法真实地模拟岩体开裂和失效的整个过程；离散元法（dem）和不连续变形分析法（dda）具有较多无实际意义的细观参数，需要进行大量的人为标定，考虑到晶体尺度需要的高分辨率的粒子以及单元，使得离散方法所需的单元数巨大，也导致计算效率相对较低。因此，目前亟需开发一种用于模拟热力条件下的干热岩晶体尺度微裂纹扩展与损伤的数值模拟新手段，以快速评估考虑不同矿物组成与微结构的干热岩的在热力条件下的损伤特性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开的目的在于提出一种干热岩晶体尺度的损伤与破裂模拟方法及相关设备。

2、基于上述目的，本公开提供了一种干热岩晶体尺度的损伤与破裂模拟方法，包括：

3、获取目标模拟温度、目标晶体的晶体粒子分布及晶体粒子的初始参数；

4、根据所述目标模拟温度、所述晶体粒子分布及所述晶体粒子的初始参数，构建基于光滑粒子流体动力学框架的耦合模型；

5、基于预设热力学方程、预设控制方程以及预设时间参数，对所述耦合模型中的晶体粒子的特征参数进行计算；其中，

6、所述特征参数包括位置和速度；所述预设控制方程包括多个控制方程；所述多个控制方程分别对应不同的粒子状态。

7、基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任意一项所述的损伤与破裂模拟方法。

8、基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序指令，当所述计算机程序指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述任一所述的损伤与破裂模拟方法。

9、从上面所述可以看出，本公开提供的一种干热岩晶体尺度的损伤与破裂模拟方法及相关设备，获取目标模拟温度、目标晶体的晶体粒子分布及晶体粒子的初始参数；根据所述目标模拟温度、所述晶体粒子分布及所述晶体粒子的初始参数，构建基于光滑粒子流体动力学框架的耦合模型；基于预设热力学方程、预设控制方程以及预设时间参数，对所述耦合模型中的晶体粒子的特征参数进行计算；其中，所述特征参数包括位置和速度；所述预设控制方程包括多个控制方程；所述多个控制方程分别对应不同的粒子状态。这样的技术方案，精确地捕捉了干热岩晶体的颗粒组成以及微结构，模拟了在热力条件下的晶体微裂纹扩展以及损伤特性，连续域到不连续域的转换在光滑粒子流体动力学（smoothed particlehydrodynamics，简称sph）框架下实现，可显著提高计算效率，适用于不同晶粒结构的岩石热力损伤模型构建。此外，本公开的技术方案也为sph方法在模拟岩体晶体结构的微破裂提供了新的思路。

技术特征：

1.一种干热岩晶体尺度的损伤与破裂模拟方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的损伤与破裂模拟方法，其特征在于，获取目标晶体的晶体粒子分布，包括：

3.根据权利要求1所述的损伤与破裂模拟方法，其特征在于，所述控制方包括柯西应力；

4. 根据权利要求1所述的损伤与破裂模拟方法，其特征在于，所述粒子状态包括完整粒子、损伤粒子和非连续粒子；其中，

5. 根据权利要求1所述的损伤与破裂模拟方法，其特征在于，所述多个控制方程包括第一控制方程、第二控制方程、第三控制方程和第四控制方程；其中，

6.根据权利要求1所述的损伤与破裂模拟方法，其特征在于，所述预设时间参数包括时间步和步数；

7. 根据权利要求1所述的损伤与破裂模拟方法，其特征在于，部分所述控制方程的核函数为b-spline函数；和/或

8.根据权利要求7所述的损伤与破裂模拟方法，其特征在于，所述预设热力学方程包括热传导离散方程和热应力方程；其中，

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器在执行所述计算机程序时实现根据权利要求1至8中任意一项所述的损伤与破裂模拟方法。

10.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序指令，当所述计算机程序指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-8中任一项所述的损伤与破裂模拟方法。

技术总结本公开提供一种干热岩晶体尺度的损伤与破裂模拟方法及相关设备。具体地，损伤与破裂模拟方法包括获取目标模拟温度、目标晶体的晶体粒子分布及晶体粒子的初始参数；根据所述目标模拟温度、所述晶体粒子分布及所述晶体粒子的初始参数，构建基于光滑粒子流体动力学框架的耦合模型；基于预设热力学方程、预设控制方程以及预设时间参数，对所述耦合模型中的晶体粒子的特征参数进行计算；其中，所述特征参数包括位置和速度；所述预设控制方程包括多个控制方程；所述多个控制方程分别对应不同的粒子状态。这样的技术方案，精确地捕捉了干热岩晶体的颗粒组成以及微结构，模拟了在热力条件下的晶体微裂纹扩展以及损伤特性，可显著提高计算效率。技术研发人员：夏成志,石振明,刘鎏,赵勇智,蒙绍强,鲁光银,张昊明,陈玏昕,刘毛毛受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14