【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程数值模拟，特别涉及一种基于图论的三维节点劈裂方法。
技术介绍
1、在油气藏开发过程中，对钻爆过程中岩石的动态破裂进行研究是设计新型钻具，提高破岩效率的有效方法之一。然而，由于岩石的不透明性和深部开挖时破裂过程较高的复杂性及迅速性，室内实验难以反映岩体的破裂状态及内部特征。数值模拟由于其快速、便捷的特点成为诸多工程领域研究工程问题的主要方法之一。
2、目前模拟岩石动态破裂的方法主要可以分为三类，即基于连续体的方法、基于非连续体的方法以及基于连续体和非连续体的耦合法。其中，基于连续体的方法主要包括有限元法(fem)、扩展有限元法(xfem)等，该方法通过将复杂的几何区域划分为大量的网格单元，单元之间通过节点进行连接，常用于弹塑性变形等连续介质的力学问题。基于非连续体的方法有离散元法(dem)、非连续变形分析法(dda)等，以离散元法为例，通过分析离散单元的块间接触建立接触的本构物理模型，该方法允许大位移、块体分离等非线性大变形特征。传统的有限元方法无法模拟岩石破裂及块体间的接触行为，然而离散元在实现大规模模型计算时效率低下，计算时间长。而耦合法则将有限-离散元方法进行耦合(fdem)，能够有效地模拟完整岩石的力学响应和岩石的动态破裂过程，常被广泛应用于岩石断裂和损伤分析。fdem采用显式求解方案，计算过程中占用内存较少，且程序相对易于实现gpgpu并行化处理，是模拟大规模工程破坏问题最有前景的模拟方法之一。
3、然而，目前大多fdem均采用界面裂纹扩展方法模拟岩石裂纹的起裂和扩展。该方法通过
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术旨在提供一种基于图论的三维节点劈裂方法。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种基于图论的三维节点劈裂方法，包括以下步骤：
4、s1：从当前检查步开始，按节点序号由小到大依次对每一个节点进行检测，确认当前节点是否存在到达破坏条件的面；
5、若存在，则进入步骤s2；
6、若不存在，则当前节点检测完毕，重复步骤s1，依次检测下一个节点；
7、s2：寻找与当前节点相连接的闭合不重复分离路径，当所述闭合不重复分离路径有多条时，根据最平整分离面筛选出最优分离路径；
8、s3：根据步骤s2的路径寻找结果进行节点劈裂，取距离单元有向距离最小的分离面为基准进行原新节点、边和面的归属判断；
9、s4：重复步骤s1-s3，直至最后一个节点检测完毕；
10、s5：重复步骤s1-s4，直至当前模拟工作完成。
11、作为优选，步骤s1中，对节点进行检测时，检测与当前节点所连接的所有连接面的状态：
12、若连接面未发生破坏，则将连接面标记为未破坏；
13、若连接面已发生破坏，则将连接面标记为已破坏；
14、若不存在连接面到达破坏条件，则当前节点不具备劈裂条件；
15、若存在连接面到达破坏条件，则将连接面标记为到达破坏条件，当前节点具备劈裂条件。
16、作为优选，采用mohr-coulomb准则作为发生破坏的判断依据。
17、作为优选，步骤s2中，所述闭合不重复分离路径需满足以下条件：路径中至少存在一个连接面的状态为达破坏条件，其余连接面的状态均为已破坏。
18、作为优选，步骤s2中，基于图论的深度优先算法寻找所述闭合不重复分离路径。
19、作为优选，步骤s2中，根据最平整分离面筛选出最优分离路径具体包括以下子步骤：
20、计算每条路径中相邻分离面的法向夹角之和；求各路径中角度绝对值之和，取最小值的路径作为所述最优分离路径。
21、作为优选，步骤s3中，取距离单元有向距离最小的分离面为基准进行原新节点、边和面的归属判断时，处于分离面法向负方向的归属原节点、边和面，处于分离面正方向的归属新节点、边和面。
22、本专利技术的有益效果是：
23、本专利技术能够充分考虑提前插入节理单元所带来刚度差异的影响，能够更新相关单元的拓扑信息，为自适应插入节理单元提供了条件。当所述闭合不重复分离路径有多条时，本专利技术根据最平整分离面筛选出最优分离路径，能够规避初始网格对裂纹扩展形态产生的影响，有效地模拟岩石内部裂纹的萌生和扩展。另外，在寻找路径时，由于三维空间中复杂的空间拓扑结构，本专利技术基于图论的深度优先算法寻找所述闭合不重复分离路径，能够容易检索出多条不重复闭合分离路径。
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1.一种基于图论的三维节点劈裂方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于图论的三维节点劈裂方法，其特征在于，步骤S1中，对节点进行检测时，检测与当前节点所连接的所有连接面的状态：
3.根据权利要求2所述的基于图论的三维节点劈裂方法，其特征在于，采用Mohr-Coulomb准则作为发生破坏的判断依据。
4.根据权利要求1所述的基于图论的三维节点劈裂方法，其特征在于，步骤S2中，所述闭合不重复分离路径需满足以下条件：路径中至少存在一个连接面的状态为达破坏条件，其余连接面的状态均为已破坏。
5.根据权利要求4所述的基于图论的三维节点劈裂方法，其特征在于，步骤S2中，基于图论的深度优先算法寻找所述闭合不重复分离路径。
6.根据权利要求1所述的基于图论的三维节点劈裂方法，其特征在于，步骤S2中，根据最平整分离面筛选出最优分离路径具体包括以下子步骤：
7.根据权利要求1所述的基于图论的三维节点劈裂方法，其特征在于，步骤S3中，取距离单元有向距离最小的分离面为基准进行原新节点、边和面的归属判断时，处于分
...【技术特征摘要】
1.一种基于图论的三维节点劈裂方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于图论的三维节点劈裂方法，其特征在于，步骤s1中，对节点进行检测时，检测与当前节点所连接的所有连接面的状态：
3.根据权利要求2所述的基于图论的三维节点劈裂方法，其特征在于，采用mohr-coulomb准则作为发生破坏的判断依据。
4.根据权利要求1所述的基于图论的三维节点劈裂方法，其特征在于，步骤s2中，所述闭合不重复分离路径需满足以下条件：路径中至少存在一个连接面的状态为达破坏条件，其余连接面的状态均...
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