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我院成功开发出世界上第一个单机100万颗粒离散元模拟系统

发布时间:2013-06-01 浏览次数:5371

 

  颗粒离散元法可以动态模拟岩体的大变形、断裂破坏,是解决不连续介质问题的主要数值模拟方法,在岩土、矿冶、构造等领域有广泛的应用需求。长期以来,由于离散元法巨大的计算量,其计算颗粒通常在几千至几万个,极大地限制了离散元的发展和应用。地球科学与工程学院施斌教授课题组刘春博士通过两年的研究,开发了世界上第一个能在单台电脑上实现百万颗粒三维离散元动态模拟的系统“MatDEM”
  此项研究也解决了离散元理论和应用中的一系列问题,得到了宏观模型力学性质与微观颗粒力学参数之间的转换公式,实现了离散元模型中能量转化和能量守恒。基于这些理论研究,可在计算机里构建具有和真实岩体相似力学性质和破坏性质的材料。并通过改变材料力学参数和应力状态,来研究不同条件下岩石的变形和破坏特征。MatDEM为研究岩土体微宏观联系、深部开挖、构造演化等问题提供了一个有效手段。其二维离散元理论近期发表于地球物理国际顶级期刊Journal of Geophysical Research- Solid Earth2013118, 7182。编辑评价This is an interesting paper - I look forward to seeing future work on this topic and I hope someday our computers can do this in 3D。目前,三维离散元、能量转化理论及其应用正在整理当中。
  进一步内容请关注:http://acei.cn/program
  应用示例:MatDEM在非常规油气开采中有重要的应用价值。如图1a为垂向压应变为-1*10-4时,各向异性岩石的100万颗粒水压致裂模拟结果。图1b为压裂过程中能量转化图,揭示了裂隙产生与能量的关系。图2为无垂向应力时的裂隙分布图。
  该项研究得到了中央高校基本科研业务费和国家自然科学基金的资助。
(刘春)

1a)垂向应变为1*10-4时的裂隙分布图(b)能量转化图

  

垂向压应变为0时的裂隙分布图