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ANSYS软件在求解地应力与流体耦合作用中的应用

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第14卷第2期2008年6月地质力学学报JOURNALOFGEOMECHANICSVol114No12Jun.2008文章编号:100626616(2008)0220141208收稿日期223作者简介王连捷(332),男,研究员,从事地质灾害、地应力测量、应力场数值分析及应用研究;2j@1。ANSYS软件在求解地应力与流体耦合作用中的应用王连捷,孙东生,周春景,王薇,赵卫华,王红才(中国地质科学院地质力学研究所,北京100081)摘要:地应力与流体的耦合作用是近年来研究的热点,是工程和地质研究中经常遇到的重要课题。因此,寻找简便的求解流固耦合的方法具有重要的意义。本文根据流固耦合方程和热传导方程的对应关系,找出了在一定边界条件下,可用ANSYS中的结构力学模块和热传导模块求解流固耦合方程的简便方法。并将该方法所得结果与理论解和实际结果进行了对比,结果显示他们具有很好的一致性,说明简便方法是可行的。关键词:地应力;ANSYS软件;流固耦合;Biot方程中图分类号:P553文献标识码:A0前言地应力与流体的耦合作用(简称流固耦合)是近年来研究的热点,是工程和地质研究中经常遇到的重要课题,如岩土的固结、地面沉降、油气运移、油井出砂、油井套损、采油引起的井压变化、水力压裂岩石的破坏、煤矿瓦斯突出、煤层底板突水、边坡灾害、地震活动等现象都与流固耦合有关。因此,寻找简便的求解流固耦合的方法具有重要的意义。ANSYS软件是一种大型通用有限元分析软件,有强大的前后处理功能,具有广泛的应用性和普及性,因而基于ANSYS软件基础上的求解流固耦合的简便方法具有更广泛的应用性。因为渗流场与温度场具有相似的微分方程,所以可以用ANSYS软件中的温度模块求解渗流问题,但由于流固耦合问题,既要考虑渗流场,还要考虑应力场,所以流固耦合问题更加复杂。应用ANSYS软件简化方法只能在一定条件下求解流固耦合问题。本文将讨论在何条件下可用ANSYS软件简化方法对流固耦合问题求解,以及求解方法。这里所说的利用ANSYS软件简化方法求解是指:①利用ANSYS软件的结构模块解出应力,然后求该应力作用下产生的加载时刻孔隙压力(初始孔隙压力);②利用ANSYS软件中的热传导方程求解渗流方程,解出孔隙压力和流速随时间的变化。:2008040:19Email:wangl01sinacom

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