裂縫面
關(guān)注創(chuàng)建者：南夏 創(chuàng)建時(shí)間：2021-05-10
裂縫面的視頻教程
ABAQUS材料斷裂與失效視頻教程 之 XFEM擴(kuò)展有限元詳解
包含相關(guān)理論和四個(gè)案例如下： 示例一：基于XFEM的金屬件斷裂模型（四個(gè)模型） 通過這個(gè)模型，讓大家了解XFEM仿真過程采用的Cohesive準(zhǔn)則和VCCT準(zhǔn)則的差異，以及預(yù)制裂縫和不預(yù)制裂縫的影響，另外還講述了材料考慮塑性時(shí)需要注意的事項(xiàng)； 示例二：XFEM裂縫的面荷載施加案例（四個(gè)模型） 案例的重點(diǎn)是教大家如何在XFEM裂縫面施加荷載，主要講述了兩種方法，一個(gè)是考慮縫隙流的XFEM，另一種是直接在
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裂縫面的實(shí)例教程
第一步，了解數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)
POLARIS_CrackGeo插件提取odb結(jié)果后，在ODB文件所在目錄下，會(huì)生成兩個(gè)與ODB文件同名的CSV文件，分別是：“odbName-XFEM/COH-infos.csv”和“odbName-XFEM/COH-Output.csv”:
infos.csv文件
用于存儲(chǔ)所有破裂單元的裂縫面的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、裂縫破裂形式MMIXDMI和裂縫寬度信息；當(dāng)提取的是XFEM裂縫時(shí)，僅輸出節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)信息；當(dāng)提取的是Cohesive單元裂縫時(shí)可輸出MMIXDMI（場(chǎng)量有定義MMIXDMI輸出）和裂縫寬度，裂縫寬度排序采用倒序記錄：第一個(gè)裂縫寬度，為最后一個(gè)分析步的最后一幀所對(duì)應(yīng)的寬度，第二個(gè)裂縫寬度，為倒數(shù)第二幀對(duì)應(yīng)的寬度，依此類推……
讀取infos.csv文件代碼示例如下：
def readCohesiveInfo(fileName):
### 讀取infos.csv文件，獲得單元坐標(biāo)信息
dataDict = {}
f = open(fileName,'r')
lines = f.readlines()
f.close()
strDatas = lines[0].replace('\n','').split(',')
headDict = {}
for i,w in enumerate(strDatas):
headDict[w] = i
for line in lines[1:]:
strDatas = line.replace('\n','').split(',')
if len(strDatas)<6:continue
data = []
for i in ["x1","y1
展開 目前對(duì)水平井分段壓裂的裂縫間距及擴(kuò)展規(guī)律缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，尤其缺乏對(duì)于流量動(dòng)態(tài)分配的研究，這對(duì)于有效設(shè)計(jì)壓裂施工以獲得儲(chǔ)層最大化開采具有重要意義。
二、理論基礎(chǔ)
2.1流—固耦合基本方程
水力壓裂是涉及到多個(gè)物理場(chǎng)耦合的復(fù)雜力學(xué)問題，巖石由固體骨架和孔隙所構(gòu)成，巖石的應(yīng)力由巖石骨架和孔隙流體共同承擔(dān)，通過骨架傳遞的有效應(yīng)力使巖石產(chǎn)生變形，根據(jù)Terzaghi原理定義有效應(yīng)力為
根據(jù)虛功原理，壓裂儲(chǔ)層巖石的平衡方程為
巖石中流體流動(dòng)質(zhì)量守恒方程表示為
2.2裂縫起裂與擴(kuò)展的損傷力學(xué)原理
采用牽引分離準(zhǔn)則表達(dá)裂縫面的失效行為，這種行為主要包含三個(gè)過程：初始損傷、損傷演化、自由面的張開及失效。為避免單元尺寸的敏感性，損傷演化過程中采用的是力與位移的描述方式，表示為線彈性關(guān)系，如圖1所示。損傷前的本構(gòu)關(guān)系為
圖1 損傷演化過程
裂縫起裂準(zhǔn)則為最大正應(yīng)力準(zhǔn)則，此準(zhǔn)則主要針對(duì)張拉型裂縫，當(dāng)最大主應(yīng)力達(dá)到許用值時(shí)，裂縫發(fā)生起裂
損傷演化準(zhǔn)則需要引入損傷變量來進(jìn)行描述裂縫表面與裂縫單元邊緣之間交點(diǎn)處的平均總損傷
2.3流量控制
在水平井多段壓裂過程中，壓裂液由井口注入經(jīng)井筒流向各條裂縫。由于裂縫之間存在應(yīng)力干擾，各條裂縫內(nèi)壓力不同導(dǎo)致各裂縫阻力也不相同，流向各條裂縫的注入流量不斷變化并且分配不均勻。圖2為水平井各條裂縫注入流量分配示意圖。
圖2 水平井多段壓裂流量動(dòng)態(tài)分配模型
圖3并聯(lián)電阻器相似模型
注入流量動(dòng)態(tài)分配的原理根據(jù)Kirchoff第一定律，采用并聯(lián)電阻器相似模型模擬了壓裂液在各條裂縫間的分布，如圖3所示。每條裂縫被定義為一個(gè)阻力單元，在每個(gè)增量過程中，壓裂液在各條裂縫間的分配取決于流入流體的阻力，阻力被定義為裂縫與儲(chǔ)層之間的壓力差。
展開 施加預(yù)應(yīng)力一段時(shí)間后，在橫梁正上方橋面底板產(chǎn)生橫向裂縫預(yù)應(yīng)力鋼筋偏心配置后，橋面板上拱，同時(shí)主梁上翼緣受到橫梁與橫向加勁肋的約束而不能隨橋面板協(xié)調(diào)變形，使橫梁正上方的連接件受拉，從而在橫向預(yù)應(yīng)力作用發(fā)生橫向裂縫。
現(xiàn)澆橋面板的早期裂縫的預(yù)防
抑制混凝土發(fā)熱量：盡可能減少水泥單位用量，或使用發(fā)熱小的水泥。要保持橋面板上面的濕度，加強(qiáng)保溫，下面盡可能采用木制模板。
添加適量膨脹劑：一般伴隨著降溫，混凝土?xí)l(fā)生體積縮小，通過使用膨脹劑能夠某種程度地抑制體積縮小。
分級(jí)施加預(yù)應(yīng)力：可考慮在初期階段，將預(yù)應(yīng)力僅施加能夠保證支架移動(dòng)的部分，其余的待混凝土完全硬化后再施加。
固定支架澆灌：支架移動(dòng)所引起的應(yīng)力加劇了早期裂縫的發(fā)生，將移動(dòng)支架改為固定支架澆灌混凝土也是可以選擇的施工方法之一。
增加鋼筋用量：鋼筋用量的增加一般不會(huì)直接防止裂縫的發(fā)生，但是會(huì)減小裂縫寬度及其間距。為此，可以采取在鋼板梁上方沿著縱向配置中段鋼筋，在接縫附近增加橫向鋼筋等措施。
適當(dāng)?shù)卦O(shè)置連接件：防止橫梁正上方的橋面底板產(chǎn)生橫向裂縫的方法之一，是要在橫梁處正上方合理設(shè)置連接件。
現(xiàn)澆橋面板的損壞機(jī)理
橋面板的收縮變形受到鋼板梁的約束，在施工階段就可能產(chǎn)生了沿著縱橋向的附加拉應(yīng)力，甚至出現(xiàn)了肉眼觀察不到的微細(xì)裂縫。
通行后的車輛荷載引起的拉應(yīng)力與早期發(fā)生的拉應(yīng)力合成，就會(huì)在橋面板底面產(chǎn)生橫向裂縫，如圖(a)所示。
隨著車輛荷載的長期作用，產(chǎn)生縱向裂縫后形成縱橫交錯(cuò)的形狀，并貫通到橋面板上表面，如圖(b)所示。
伴隨著裂縫面間骨料咬合力的喪失，橋面板的抗剪性能逐漸降低，產(chǎn)生更多裂縫，如圖(c)所示。
當(dāng)車輛荷載超過其抗剪強(qiáng)度后，混凝土就開始脫落而損壞，如圖(d)所示。
展開 由于擴(kuò)展有限元法一般采用水平集函數(shù)
和
描述裂縫面，此外
和
還在塑性力學(xué)中用來表示內(nèi)摩擦角和剪脹角，故取名PhiPsi。
（2）其次是巖溶裂縫發(fā)達(dá)，結(jié)構(gòu)破碎。主要發(fā)生在暴雨、冰雪融化季節(jié)。
（3）特別是巖層面與裂縫面與山坡方向一致時(shí)，更容易發(fā)生崩塌。
（4）暴雨時(shí)或經(jīng)連日豪雨，天然或人工斜坡經(jīng)滲進(jìn)大量雨水后，極易引致山泥傾瀉，引發(fā)山體崩塌。
崩塌預(yù)防▼
（1）暴雨時(shí)或連日豪雨后，避免走近或停留在峻峭山坡附近。
（2）斜坡底部或疏水孔有大量泥水透出時(shí)，顯示斜坡內(nèi)的水份已飽和，斜坡之中段或頂部有裂紋或有新形成的梯級(jí)狀，露出新鮮的泥土，都是山泥傾瀉崩塌的先兆，應(yīng)盡快遠(yuǎn)離這些斜坡。
（3）如遇山泥傾瀉崩塌阻路，切勿嘗試踏上浮泥前進(jìn)，應(yīng)立刻后退，另尋安全小徑繼續(xù)行程或中止行程。
（4）工友被山泥崩塌掩沒，切勿隨便嘗試自行拯救，避免更多人遇到傷亡
（5）立刻通知有關(guān)部門準(zhǔn)備適當(dāng)工具進(jìn)行救援。
滑坡
高速滑坡▼
最危險(xiǎn)，每秒形成數(shù)米至數(shù)十米的滑坡
滑坡的主要特點(diǎn)： 多出現(xiàn)在暴雨與冰雪融化的季節(jié)，且有大雨大滑、小雨小滑，無雨不滑特點(diǎn)。
危機(jī)處理▼
當(dāng)遇到滑坡正在發(fā)生時(shí)，首先應(yīng)鎮(zhèn)靜，不可驚慌失措。
展開 
裂縫面的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
裂縫面的最新內(nèi)容
同濟(jì)大學(xué)地下建筑與工程系，上海 200092）
摘要：為了探究弱面發(fā)育頁巖壓裂裂縫特征，基于三維塊體離散元方法，建立考慮層理弱面和天然裂縫弱面的頁巖儲(chǔ)集層壓裂裂縫擴(kuò)展模型，分析了不同施工排量、壓裂液黏度、層理抗拉強(qiáng)度和天然裂縫內(nèi)聚力下的壓裂裂縫特征。
第一步，了解數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)
POLARIS_CrackGeo插件提取odb結(jié)果后，在ODB文件所在目錄下，會(huì)生成兩個(gè)與ODB文件同名的CSV文件，分別是：“odbName-XFEM/COH-infos.csv”和“odbName-XFEM/COH-Output.csv”:
infos.csv文件
用于存儲(chǔ)所有破裂單元的裂縫面的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、裂縫破裂形式MMIXDMI和裂縫寬度信息；當(dāng)提取的是XFEM
由于擴(kuò)展有限元法一般采用水平集函數(shù)
和
描述裂縫面，此外
以下是用于使用SOLID186 3-D 20節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)實(shí)體（磚）單元?jiǎng)?chuàng)建掃掠網(wǎng)格的半圓形裂縫和沿裂縫前緣的環(huán)面：
表面有翹曲缺陷的X形接頭管
分析管狀接頭處的半橢圓翹曲表面缺陷，以獲得沿裂紋前緣的C*積分：
問題包括兩個(gè)通過焊接接頭相互連接的管狀構(gòu)件。
當(dāng)預(yù)制橋面板單向配筋、既僅在橋梁橫向配置預(yù)應(yīng)力鋼筋的情況下，即使已出現(xiàn)裂縫其裂縫面間的磨損速度也大幅下降。
僅在橋梁橫向配置預(yù)應(yīng)力鋼筋，預(yù)制橋面板不僅可以防止早期裂縫的發(fā)生，而且其抗疲勞強(qiáng)度也大幅度提高，當(dāng)然采用雙向配置預(yù)應(yīng)力鋼筋的話其性能將更加被改善。
地下室剪力墻后澆帶是應(yīng)力集中區(qū)域，極易導(dǎo)致新老混凝土接觸面產(chǎn)生裂縫，是漏水高發(fā)區(qū)，若將該處剪力墻進(jìn)行加厚處理，見下圖，防滲漏效果較好。
同時(shí)，層理、微裂縫等結(jié)構(gòu)面的發(fā)育將加劇試樣的破碎程度。結(jié)合蘆草溝組的薄互層特征，層理面發(fā)育將有助于壓裂縫形態(tài)的復(fù)雜化。巖石力學(xué)強(qiáng)度的各向異性將導(dǎo)致沿不同方向進(jìn)行壓裂的難易程度有所不同。
對(duì)于有裂縫、軟弱面和構(gòu)造面的試樣，直徑宜大于60mm。
2)原狀試樣的制備。
①對(duì)于較軟的土樣，先用鋼絲鋸或切土刀切取一稍大于規(guī)定尺寸的土柱，放在切土盤上下圓盤之間，用鋼絲鋸或切土刀緊靠側(cè)板，由上往下細(xì)心切削，邊切削邊轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，直至土樣被削成規(guī)定的直徑為止。
二、理論基礎(chǔ)
2.1流—固耦合基本方程
水力壓裂是涉及到多個(gè)物理場(chǎng)耦合的復(fù)雜力學(xué)問題，巖石由固體骨架和孔隙所構(gòu)成，巖石的應(yīng)力由巖石骨架和孔隙流體共同承擔(dān)，通過骨架傳遞的有效應(yīng)力使巖石產(chǎn)生變形，根據(jù)Terzaghi原理定義有效應(yīng)力為
根據(jù)虛功原理，壓裂儲(chǔ)層巖石的平衡方程為
巖石中流體流動(dòng)質(zhì)量守恒方程表示為
2.2裂縫起裂與擴(kuò)展的損傷力學(xué)原理
采用牽引分離準(zhǔn)則表達(dá)裂縫面的失效行為
地下室剪力墻后澆帶是應(yīng)力集中區(qū)域，極易導(dǎo)致新老混凝土接觸面產(chǎn)生裂縫，是漏水高發(fā)區(qū)，若將該處剪力墻進(jìn)行加厚處理，見下圖，防滲漏效果較好。
