[发明专利]裂缝形态的模拟方法、装置、设备及介质

说明书

本申请公开了一种裂缝形态的模拟方法、装置、设备及介质，涉及裂缝预测领域。该方法包括：对所述裂缝所在的区域划分网格，获得历史网格划分和历史状态变量；基于所述历史网格划分和所述历史状态变量，计算目标网格划分和相场变量；基于所述相场变量和所述目标网格划分，计算位移场分布；根据所述位移场分布，模拟所述裂缝的形态。本申请通过耦合相场、位移场和网格，提高了裂缝模拟的精度和准确性，同时还可以降低计算所需的时间，提高计算效率。还可以适用于复杂裂缝网络中，提高计算效率。

技术领域

本申请涉及裂缝预测领域，特别涉及一种裂缝形态的模拟方法、装置、设备及介质。

背景技术

工程应用中诸如岩石或者混凝土等脆性材料的断裂损伤过程会伴随着裂缝的生成和延伸，运用数值模拟方法分析材料在载荷作用下裂缝是否扩展、是否断裂以及延伸路径的准确预测，可为工程设计提供宝贵的理论基础。

相关技术是运用相场断裂模型，通过全场能量泛函伽马的收敛，动态产生和延伸裂缝。

但是全场能量泛函伽马收敛的满足条件是裂缝上的网格尺寸h需远远小于弥散裂缝宽度L，而L的设定相对于计算尺寸也需要足够小才能满足相场逼近条件。

发明内容

本申请实施例希望提供一种裂缝形态的模拟方法、装置、设备及介质，可以快速耦合相场、位移场和网格，使得结果更为准确，且减少了计算量，提高了计算效率。所述技术方案如下：

根据本申请的第一方面，提供了一种裂缝形态的模拟方法，所述方法包括：

对所述裂缝所在的区域划分网格，获得历史网格划分和历史状态变量；

基于所述历史网格划分和所述历史状态变量，计算目标网格划分和相场变量；

基于所述相场变量和所述目标网格划分，计算位移场分布；

根据所述位移场分布，模拟所述裂缝的形态。

根据本申请的另一方面，提供了一种裂缝形态的模拟装置，所述装置包括：

划分模块，用于对所述裂缝所在的区域划分网格，获得历史网格划分和历史状态变量；

计算模块，用于基于所述历史网格划分和所述历史状态变量，计算目标网格划分和相场变量；

所述计算模块，还用于基于所述相场变量和所述目标网格划分，计算位移场分布；

模拟模块，用于根据所述位移场分布，模拟所述裂缝的形态。

在本申请的一个可选设计中，所述计算模块，还用于获得网格移动速度、网格控制方程和相场控制方程；通过所述历史状态变量的线性差值，获得中间状态变量；基于所述网格移动速度、所述相场控制方程和所述中间状态变量，计算所述相场变量；基于所述相场变量和所述历史网格划分，计算所述目标网格划分。

在本申请的一个可选设计中，所述计算模块，还用于基于所述裂缝所在的区域，获得网格能量方程；对所述网格能量方程进行求导，获得网格偏微分方程；求解所述网格偏微分方程，获得所述网格移动速度。

在本申请的一个可选设计中，所述计算模块，还用于在获得相场控制方程后，基于所述相场变量和所述目标网格划分，求解所述相场控制方程，并获得所述位移场分布。

在本申请的一个可选设计中，所述计算模块，还用于定义所述裂缝所在的区域的相场和位移场的解空间，所述相场和所述位移场的解空间是所述相场控制方程的解；基于所述解空间，构造所述相场控制方程。

在本申请的一个可选设计中，所述划分模块，还用于对所述裂缝所在的区域划分网格，获得非均匀网格，所述非均匀网格在目标度量张量中为均匀网格，所述目标度量张量用于决定网格的大小、形状、和方向中的至少一种。