一种适用于水力裂缝扩展的混合位移不连续单元法

摘要

位移不连续法被广泛地应用于模拟水力压裂裂缝扩展问题.为了提高常位移不连续单元的计算精度,精确捕获裂缝尖端的奇异行为,基于水力裂缝尖端多尺度渐进解,引入了相应的尖端修正单元,并在尽可能减少引入额外自由度的情况下,构建了混合节点配置的二次位移不连续非尖端单元,形成了一种特殊尖端单元+高次单元的混合位移不连续单元法.结果表明,通过4个典型实例对比发现,采用本方法只需少量的单元就能精确计算任意形状裂缝的应力强度因子和能量释放率,更重要的是能精确捕获不同传播机制主导下水力裂缝的几何尺寸和尖端渐进行为,从而验证了本方法的精确性和优越性.