考虑渗流应力耦合的XFEM水压致裂模拟

摘要：

推导了含裂隙饱和多孔介质的水压致裂全耦合问题的扩展有限元增量迭代求解格式.通过对含中心裂纹无限大平板的裂尖位移场解析解的分析,按Ⅰ型和Ⅱ型变形特征进行提取,构建了一种新型的内聚裂尖加强函数,使传统扩展有限元中受裂尖加强影响的节点由每个节点8个裂尖加强自由度缩减到2个(平面问题),大大减小了计算规模.以含中心斜裂纹的多孔介质平板为例,验证了内聚裂尖加强模式的正确性,并对两种裂尖加强模式的雅克比矩阵条件数进行了计算.结果表明:内聚裂尖加强模式下扩展有限元的计算精度与传统扩展有限元的计算精度同阶,且网格较密时,本文处理方法的计算精度高于传统模式的.最后将改进的内聚裂尖加强模式应用到混凝土重力坝的水压致裂模拟中,取得了良好的计算效果.

关键词：扩展有限元、饱和多孔介质、渗流-应力耦合、水压致裂、裂尖加强函数

所属期刊栏目：41

分类号：TV139.14(水利工程基础科学)

资助基金：国家重点研发计划项目2017YFC1502603;国家自然科学基金资助项目51879260,11672101

在线出版日期：2019-05-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：106-113