多物理场断裂分析软件MultiFracS研发及思考
发布时间:2024-12-02 17:37:02
课程介绍

(1)MultiFracS 多物理场 + 断裂耦合模型介绍
自 2011 年起开展系统性研究,提出自适应有限 - 离散元法(AFDEM),建立系列多物理场 - 断裂耦合模型,包括渗流 - 断裂、热 - 断裂(热传导、接触热、摩擦热)、湿度 - 断裂耦合模型,形成系统性数值分析方法,研制 GPU 并行软件 MultiFracS,应用于多领域。核心模块方面,自适应 FDEM 解决原有 FDEM 虚假变形问题,提高计算精度和效率;渗流 - 断裂耦合模型考虑多种渗流与裂缝相互作用;热 - 断裂耦合模型适用于多种介质,考虑多种热相关因素;湿度 - 断裂耦合模型为土体干缩开裂等问题提供分析工具。近期实现 SPH + FDEM 耦合,用于模拟固体断裂破碎与流体相互作用,如沉箱入水等问题。
(2)用户使用 MultiFracS 开展的研究工作介绍
软件有单机版、云计算版和国产 DCU 加速器芯片版,上线国家超算互联网,被国内外多所高校和科研机构的 200 余位用户使用,含 2 个院士团队,产生高质量成果 30 余篇,在国际岩石力学与工程数值模拟大赛获第 2 名,并连续举办软件培训班。在不同高校和科研机构的应用包括:昆明理工大学利用改进节理单元本构模型模拟岩石非线性力学行为;中国矿业大学模拟煤岩动力破坏行为研究冲击倾向性;中科院武汉岩土力学研究所研究反倾层状岩质边坡破坏机理和隧道围岩压力;长安大学模拟隧道开挖围岩破坏过程改进围岩压力计算;重庆大学模拟页岩水力压裂裂缝扩展优化压裂设计;西南石油大学分析天然裂缝带对拉链压裂影响优化压裂作业;河北科技大学优化低渗透铀矿储层改造参数;中科院武汉岩土力学研究所模拟红层泥岩路基湿度扩散下的变形和断裂机理。
(3)MultiFracS 研发思考
在技术层面,用户需求多样,要求软件有灵活二次开发接口;软件模型和算法需完善,薄弱环节受用户关注;各功能模块需高成熟度或开发者能快速响应用户需求;需不断追求更高计算速度和新模型、新算法以解决更大规模及现有软件无法解决的问题。

课程课件
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