CAE Fidesys 9.0 Руководство пользователя

Пороупругопластическая модель скважины (2D)

Определяется напряженно-деформированное состояние в окрестности вертикальной скважины радиуса R_w, пробуренной на глубину h. Пласт считается изотропным, однородным. Задача решается в цилиндрической системе координат.

Построение модели

1. Создайте первый круг радиусом 10.

На панели команд выберите модуль построения поверхностной геометрии (Режим — Геометрия, Объект — Поверхность, Действие — Создать).

Из списка геометрических примитивов выберите Круг.

Задайте размеры:

• Радиус: 10;

• Расположение: Z-плоскость.

Нажмите Применить.

2. Создайте второй круг радиусом 1.

На панели команд выберите модуль построения поверхностной геометрии (Режим — Геометрия, Объект — Поверхность, Действие — Создать).

Из списка геометрических примитивов выберите Круг.

Задайте размеры:

• Радиус: 1;

• Расположение: Z-плоскость.

Нажмите Применить.

3. Вычтите первый круг из второго.

На панели команд выберите модуль построения поверхностной геометрии (Режим — Геометрия, Объект — Поверхность, Действие — Логические операции).

Из списка логических операций выберите Вычесть.

Задайте следующие параметры:

• A ID поверхности(ей): 1;

• B ID поверхности(ей): 2.

Нажмите Применить.

В результате в дереве объектов останется только одно тело (Body 1).

4. Оставьте четверть объёма (симметрия задачи).

На панели команд выберите модуль построения поверхностной геометрии (Режим — Геометрия, Объект — Поверхность, Действие — Разрез).

Из списка возможных видов разрезов выберите Координатная плоскость.

Задайте следующие параметры:

• ID тел(а): 1;

• Разрезать: Плоскость ZX;

• Значение смещения: 0.

Нажмите Применить.

Проделайте то же самое, но в плоскости YZ:

• ID тел(а): 3;

• Разрезать: Плоскость YZ;

• Значение смещения: 0.

Нажмите Применить.

Затем удалите объемы 4 и 1.

5. На панели команд выберите модуль построения объемной геометрии (Режим — Геометрия, Объект — Объем, Действие — Удалить).

Задайте параметры:

• ID объема(ов): 4 1(через пробел).

Нажмите Применить.

Задание материала

1. На панели команд выберите модуль управление материалами (Режим — Материал, Объект — Управление материалами).

Укажите имя материала Material 1. Разверните в левой колонке пункт Упругость и перетащите Изотропный материал в колонку Свойства материала.

Задайте следующие параметры:

• Модуль Юнга: 1e+9;

• Коэффициент Пуассона: 0.25.

Разверните в левой колонке пункт Пластичность и перетащите Второй критерий прочности Друкера-Прагера в колонку Свойства материала.

Задайте следующие параметры:

• Когезия: 5.43712e+06;

• Угол внутреннего трения: 21.43;

• Угол дилатансии: 21.43.

Разверните в левой колонке пункт Геомеханика и перетащите Изотропная модель Био в колонку Свойства материала.

Задайте следующие параметры:

• Пористость: 0.25;

• Проницаемость: 1e-12;

• Вязкость жидкости: 0.005;

• Число Био: 1;

• Модуль упругости жидкости: 1e+09;

• Плотность жидкости: 1000.

Нажмите Применить.

Закройте окно Управление материалами.

Построение сетки

1. На панели команд выберите модуль построения сетки на кривых (Режим — Сетка, Объект — На кривых, Действие — Построение сетки).

Укажите степень измельчения сетки:

• Выбор кривых: 8;

• Сгущение;

• Интервалы и сгущения;

• Изменить количество интервалов: 90;

• Коэф. сгущения: 1.05;

• Стартовая вершина: 7.

Нажмите Применить.

2. На панели команд выберите модуль построения сетки на кривых (Режим — Сетка, Объект — На кривых, Действие — Построение сетки).

Укажите степень измельчения сетки:

• Выбор кривых: 12;

• Сгущение;

• Интервалы и сгущения;

• Изменить количество интервалов: 90;

• Коэф. сгущения: 1.05;

• Стартовая вершина: 11.

Нажмите Применить.

3. На панели команд выберите модуль построения сетки на кривых (Режим — Сетка, Объект — На кривых, Действие — Построение сетки). Укажите степень измельчения сетки:

• Выбор кривых: 13 14(через пробел);

• Равномерно;

• Интервал: 30.

Нажмите Применить.

4. Постройте сетку.

На панели команд выберите модуль построения поверхностной сетки (Режим — Сетка, Объект — Поверхностная, Действие — Построение сетки).

Укажите степень измельчения сетки:

• Автоматическая;

• Выбор поверхностей: all.

Нажмите Применить схему.

Нажмите Построить сетку.

Задание граничных условий

1. Закрепите кривые 8 и 12 в направлении Y и X соответственно.

На панели команд выберите модуль задания граничных условий (Режим — Граничные условия, Объект — Перемещение, Действие — Создать).

Задайте следующие параметры:

• Список сущностей: Кривая;

• ID объекта(ов): 8;

• Степени свободы: Y.

Нажмите Применить.

Задайте следующие параметры:

• Список сущностей: Кривая;

• ID объекта(ов): 12;

• Степени свободы: X.

Нажмите Применить.

2. Задайте поровое давление.

На панели команд выберите модуль задания граничных условий (Режим — Граничные условия, Объект — Поровое давление, Действие — Создать).

Задайте следующие параметры:

• Список сущностей: Кривая;

• ID объекта(ов): 13 14 (через пробел);

• Значение: 4e+7.

Нажмите Применить.

3. Задайте давление на кривых 13 и 14.

На панели команд выберите модуль задания граничных условий (Режим — Граничные условия, Объект — Давление, Действие — Создать).

Задайте следующие параметры:

• Список сущностей: Кривая;

• ID объекта(ов): 13;

• Значение: 4e+7.

Нажмите Применить.

Задайте следующие параметры:

• Список сущностей: Кривая;

• ID объекта(ов): 14;

• Значение: 8e+7.

Нажмите Применить.

Задание свойств блока

1. Создайте блок одного типа материала.

На панели команд выберите модуль управление блоками (Режим — Блоки, Объект — Блок, Действие — Добавить сущность в блок).

Задайте следующие параметры:

• ID блока: 1;

• Список сущностей: Поверхность;

• ID объекта(ов): all.

Нажмите Применить.

2. Задайте параметры блока.

На панели команд выберите модуль управление блоками (Режим — Блоки, Объект — Блок, Действие — Свойства/параметры блока).

Задайте следующие параметры:

• ID блока(ов): 1;

• Категория: Плоскость;

• Материал: Material 1;

• Система координат: Глобальная декартова;

• Порядок: 2.

Нажмите Применить.

Запуск расчёта

1. Задайте тип задачи, которую требуется решить.

На панели команд выберите модуль настройки расчёта (Режим — Настройки расчета, Настройки расчета — Статический, Статический — Общие).

Выберите:

• Размерность: 2D;

• Тип плоской задачи: Плоское деформированное состояние;

• Модель: Упругость, Пластичность, Пьезопроводность;

• Задать настройки нелинейного решателя;

• Мин. число подшагов нагружения: 30;

• Макс. число подшагов нагружения: 10000000;

• Макс. число итераций: 100;

• Точность: 1e-6;

• Целевое число итераций: 5.

Нажмите Применить.

2. В появившемся окне выберите директорию, в которой будет сохранён результат, и введите название файла.

3. В случае успешно проведённого расчёта в консоли отобразится сообщение: Calculation finished successfully at "date" "time".

Анализ результатов

1. Откройте файл с результатами. Это можно сделать тремя способами.

• Нажмите Ctrl+E.

• В главном меню выберите Расчёт → Открыть результаты.

• На панели команд выберите Результаты (Режим — Результаты, Результаты — Открыть результаты).

Появится окно FidesysViewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.

2. На панели инструментов выберите пункт Фильтры → Алфавитный указатель → Системы координат.

В открывшемся окне Свойства задайте:

• Система координат: Создать новую;

• Тип: Цилиндрическая;

• Способ задания: Направляющие векторы.

• Параметры системы координат: Центр: 0; 0; 0;

• Параметры системы координат: Ось Z: 0; 0; 1;

• Точечные величины для обработки: Напряжения.

Нажмите Применить.

3. Отобразите компоненту σ_θθ поля главных напряжений 3 на модели.

На панели инструментов установите следующие параметры:

• Тип отображения: Поверхность;

• Поле отображения: Напряжения_СК цилиндрическая;

• Компонента отображения: FF.

4. На панели инструментов выберите пункт Фильтры → Алфавитный указатель → Построить график вдоль линии. В открывшемся окне Свойства задайте:

• Нажмите Применить;

• Параметры рядов: уберите флажок Переменная;

• Параметры рядов: поставьте флажок Напряжения_СК цилиндрическая_FF.

Использование консольного интерфейса

Построение геометрии, генерацию сетки, задание граничных условий и материалов можно контролировать с помощью консольного интерфейса. Ниже приведён код реализации шагов программного обеспечения, описанных выше. Необходимо только самостоятельно указать полный путь и название сохраняемого файла.

Скрипт для пошагового примера