基于扩展有限元法的水力压裂大物模实验的数值模拟

• 作者: 庄茁 杨立峰 柳占立 王永辉 王涛 高岳
• 来源期刊: 清华大学学报（自然科学版）
• 学科: 物理学
• 关键词: 扩展有限元法(XFEM) ABAQUS显式用户单元子程序 水力压裂 虚拟节点法
• 年，卷（期）: 2014,（10）
• 所属期刊栏目: 航天航空
• 页码范围: 1304-1309
• 页数: 6页
• 分类号: O39
• 语种: 中文

摘要

该文在页岩水力压裂实验的基础上,采用扩展有限元方法(XFEM),发展了ABAQUS软件的显式用户单元子程序,实现了页岩水力压裂过程的初步数值模拟.通过在常规3维实体8节点单元中引入扩充自由度,实现在单元内引入不连续位移场,模拟了水力压裂的裂纹,且无需在裂纹扩展过程中重画网格.采用有限差分法(FDM)离散流体的连续方程,实现对裂缝内流体流动的模拟.对一般扩展有限元方法进行改进,引入虚拟节点,在显式方法中可以简化处理单元内的裂纹,同时在扩充8节点六面体单元中使用一点积分和沙漏控制,大大提高了计算效率.数值模拟结果与实验吻合得较好.