[发明专利]岩石微观裂缝扩展模拟方法、装置、设备及存储介质

权利要求书

1.一种岩石微观裂缝扩展模拟方法，其特征在于，包括：

获取岩石样品的三维微观结构数据体；

获取所述岩石样品在各加载阶段的二维岩石微观结构图像；

根据各加载阶段的二维岩石微观结构图像，计算岩石I型裂缝断裂韧性；

通过模拟程序根据所述三维微观结构数据体和所述岩石I型裂缝断裂韧性，模拟不同破裂条件下的岩石微观裂缝扩展。

2.如权利要求1所述的岩石微观裂缝扩展模拟方法，其特征在于，根据各加载阶段的二维岩石微观结构图像，计算岩石I型裂缝断裂韧性，包括：

根据各加载阶段的二维岩石微观结构图像，计算所述岩石样品在该加载阶段的位移场分布；

根据所述岩石样品在该加载阶段的位移场分布，计算岩石I型裂缝断裂韧性。

3.如权利要求2所述的岩石微观裂缝扩展模拟方法，其特征在于，根据各加载阶段的二维岩石微观结构图像，计算所述岩石样品在该加载阶段的位移场分布，包括：

针对每个加载阶段，将岩石微观结构图像中变形前的图像作为参考图像，将岩石微观结构图像中变形后的图像作为被比较图像，将所述参考图像划分为多个区域，确定所述被比较图像中每个区域相对于所述参考图像中对应区域的形变向量，所述被比较图像中各区域对应的形变向量形成所述岩石样品在该加载阶段的位移场分布。

4.如权利要求2所述的岩石微观裂缝扩展模拟方法，其特征在于，通过以下公式根据所述岩石样品在该加载阶段的位移场分布，计算岩石I型裂缝断裂韧性：

其中，K_I表示岩石I型裂缝断裂韧性；U表示I型裂纹尖端x方向位移场；V表示I型裂纹尖端y方向位移场；r表示裂尖任意点在极坐标中的极径；θ表示裂尖任意点在极坐标中的极角；k表示弹性常数；平面应力状态下为平面应变状态下为k＝3-4v；v为泊松比；μ表示剪切模量；n表示级数序列。

5.如权利要求1所述的岩石微观裂缝扩展模拟方法，其特征在于，通过模拟程序根据所述三维微观结构数据体和所述岩石I型裂缝断裂韧性，模拟不同破裂条件下的岩石微观裂缝扩展，包括：

通过所述模拟程序将所述三维微观结构数据体网格化；

基于网格化的所述三维微观结构数据体，将所述岩石I型裂缝断裂韧性作为新的裂缝扩展判定依据，模拟不同破裂条件下的岩石微观裂缝扩展。

6.如权利要求1至5中任一项所述的岩石微观裂缝扩展模拟方法，其特征在于，还包括：

获取所述岩石样品在各加载阶段的位移与力；

根据所述岩石样品在各加载阶段的位移与力，计算杨氏模量；

通过所述模拟程序根据所述三维微观结构数据体和所述杨氏模量，模拟不同加载方式下的岩石微观孔隙结构变形。

7.如权利要求6所述的岩石微观裂缝扩展模拟方法，其特征在于，通过以下公式根据所述岩石样品在各加载阶段的位移与力，计算杨氏模量：

E＝应力/应变

其中，E表示杨氏模量；应力为加载所用的力与所述岩石样品的截面积的比值，应变为加载中的位移与所述岩石样品在加载方向的长度的比值。

8.如权利要求6所述的岩石微观裂缝扩展模拟方法，其特征在于，通过所述模拟程序根据所述三维微观结构数据体和所述杨氏模量，模拟不同加载方式下的岩石微观孔隙结构变形，包括：

通过所述模拟程序将所述三维微观结构数据体网格化；

基于网格化的所述三维微观结构数据体，将所述杨氏模量模代入本构方程，模拟不同加载方式下的岩石微观孔隙结构变形。