(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110310879.X (22)申请日 2021.03.23 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113094977 A (43)申请公布日 2021.07.09 (73)专利权人 中海油能源发展股份有限公司 地址 100010 北京市东城区东 直门外小街6 号 (72)发明人 熊培祺　周际永　孙林　杨淼　 李旭光　孟向丽　杨军伟　黄利平　 夏光　徐方雪　 (74)专利代理 机构 天津创智天诚知识产权代理 事务所(普通 合伙) 12214 专利代理师 王秀奎 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01)G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (56)对比文件 CN 105910902 A,2016.08.31 CN 112419250 A,2021.02.26 CN 112100890 A,2020.12.18 CN 110399684 A,2019.1 1.01 WO 2019134252 A1,2019.07.1 1 陶慕轩等.采用通用有限元程序的弥散 裂缝 模型和分层壳单 元模拟钢筋混凝 土构件裂缝宽 度. 《工程力学》 .2020,(第04期), 严侠等.基 于模拟有限差分的嵌入式离 散裂 缝数学模型. 《中国科 学:技术科学》 .2014,(第12 期), 审查员 姚子琪 (54)发明名称 一种基于abaqus未填充裂缝的缝宽自动分 析方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于abaqus未填充裂缝 的缝宽自动分析方法， 该算法由按照abaqus数据 裂缝边界点提取参数、 裂缝点划分、 上下壁面点 剖分(中轴线提取)， 裂缝宽度参数计算组成。 具 有算法完善、 计算准确度高的特点， 并克服了传 统基于图像细化算法的多边形边缘点不准确的 特点， 并提出多种方法针对不同裂缝情况下的进 行参数估计与计算。 权利要求书1页 说明书4页 附图7页 CN 113094977 B 2022.07.22 CN 113094977 B 1.一种基于abaqus未填充裂缝的缝宽自动分析方法， 其特征在于： 该方法按照以下步 骤进行： 通过abaqus的模型计算， 得到odb文件， 再通过python接口获取模型所有node的 coordinate、 label和连通关系； 对于简单裂缝， 采用kmeans算法， 对各简单裂缝的裂缝点区域进行分类； 采用线性拟合或者B样条插值的方式， 对简单裂缝的上 下壁面node进行剖分； 对剖分后的上 下壁面node进行旋转和线性插值， 还原简单裂缝 走向； 根据裂缝缝宽的定义， 计算简单裂缝的缝宽， 缝宽为定义在裂缝法向的距离， 算法如 下： a.选取简单裂缝中任意位置， 其横坐标为x， 然后求解上下壁面在x位置处的y值， 将上 下壁面的两个交点的中点作为裂缝在x位置处的代 表点A； b.沿着x坐标 方向平移一个微元距离 Δx， 采用同样方法求取x+Δx位置处的代 表点B； c.向量AB即为简单裂缝的轴向向量， 在x位置处与AB垂直的向量即为法向量， 法向量所 在的直线与上 下壁面的交点即为裂缝宽度点， 两点的距离即为裂缝宽度d； d.沿着x轴进行平 移， 利用步骤a,b,c可以求得每一个点处的缝宽值； 对于复杂裂缝， 采用abaqus自身输出的复杂裂缝边界node的顺序进行排列， 即利用前 后关系采用算法计算， 将其 边界node排列为 顺时针或者逆时针排列； 对生成的边界node组成的裂缝区域， 采用受限Delaunay三角形剖分算法对裂缝区域进 行剖分， 提取复杂裂缝区域中轴线分布； 将每段中轴 线的中点作为每个缝宽的代表点， 根据最大球算法计算该点 能存在的最大 圆， 将圆的直径作为缝宽， 最大球算法如下： a.计算所述中轴线的中点到所有边界n ode和边界线段的距离和垂足位置； b.选择垂足位置在预设线段范围内的线段， 以得到各线段的长度的最小值作为圆的半 径， 即复杂裂缝宽度的一半； c.根据每 个圆的半径， 画出复杂裂缝宽度分布图。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 113094977 B 2一种基于abaqu s未填充裂缝的缝宽自动分析方 法 技术领域 [0001]本发明属于abaqus数值模拟及参数提取分析技术领域， 具体来说涉及一种基于 abaqus未填充裂缝的缝宽自动分析 方法。 背景技术 [0002]利用abaqus模拟计算裂缝参数是一种常见的数值模拟手段， abaqus裂缝模拟是基 于XFEM方法， 常规的裂缝模拟是针对新产生的单元破裂裂纹， 或者流体填充的缺口， 这种情 况下的裂缝能够直接通过开度参数获取裂缝宽度， 但是预制的未含流体的裂缝(定义为材 料缺口)， 裂缝实际上为一种带有缺口的材料， 该缺口即为裂缝， 但 不具有裂缝网格， 是一种 内边界条件， 不具有网格开度等属性。 该种情况下的裂缝宽度需要借助abaqus的网格标记 规律提取参数， 再借助相关的数学方法还原裂缝轨迹， 从而计算合理的裂缝宽度值和随着 时间进行的裂缝宽度变化情况。 [0003]但是目前没有相关的成熟算法解决这个问题， 一般针对裂缝的参数提取是通过在 两侧壁面上标记两点， 通过获取两点间的距离， 来反映裂缝宽度的变换， 但是该方案存在三 点缺点： [0004]1、 abaqus剖分网格时不能做到完全对称， 两点连线不一定在 每一个时间步内都是 法向； [0005]2、 裂缝的变形不是按照标记两点连线进行变化， 两点间距无法反映裂缝宽度变 化； [0006]3、 裂缝受力过程中存在变形和位移， 裂缝的走向也在变化， 两个数据点不能反映 整个裂缝每一 点的宽度变化。 [0007]故目前没有一种较为可行和完整的方案进行裂缝宽度参数的获取及计算。 大多数 的研究是针对新产生的裂缝网格的参数计算的， 预制未填充裂缝没有成熟的研究方案 。 [0008]重庆大学提出了一种abaqus的裂缝数据存储方法(详见专利CN110399684A “一种 ABAQUS裂缝扩展的数据提取方法、 系统与计算机可读存储介质 ”)， 该专利中提及一种关于 裂缝的图像处理方法提取裂缝参数， 即采用形态学上 的细化算法获取裂缝图像的中轴线， 从而获取裂缝轴向。 [0009]但是目前通过图像形态学的方式获取的裂缝轴向， 极大地受到图像分辨率的影 响， 裂缝多边形转变为图像的过程中会丢失一些特征参数(详细位置无法在图像中描述)， 像素和实际坐标无法一一对应， 获取 的中轴线存在还原困难的问题。 无法基于图像的细化 算法得到的中轴线计算裂缝宽度。 [0010]故目前缺少一套完整的abaqus未填充预制裂缝的缝宽计算算法， 能够准确地提取 裂缝参数、 分类、 还原， 从而计算整个 裂缝中的宽度变化。 发明内容 [0011]本发明提出了一种基于abaqus未填充裂缝的缝宽自动分析方法， 该算法由按照说　明　书 1/4 页 3 CN 113094977 B 3