Adaptive Analysis of Damage and Fracture in Rock with Multiphysical Fields Coupling

این کتاب عمدتاً بر تجزیه و تحلیل تطبیقی ​​آسیب و شکست در سنگ، با در نظر گرفتن کوپلینگ میدان‌های چندفیزیکی (زمین‌های حرارتی، آبی، مکانیکی و شیمیایی) تمرکز دارد. این نوع کوپلینگ یک جنبه حیاتی در مهندسی عملی برای مثال است. معدن زغال سنگ، اکتشاف نفت و گاز و مهندسی عمران. با این حال، درک مکانیسم‌های تأثیرگذار و جلوگیری از بلایای ناشی از آسیب و تکامل شکستگی در سنگ‌ها نیازمند راه‌حل‌هایی با دقت بالا و قابل اعتماد است.

این کتاب الگوریتم‌های عددی تطبیقی ​​و روش‌های تحلیل شبیه‌سازی را پیشنهاد می‌کند که مزایای قابل توجهی را از نظر دقت و قابلیت اطمینان این به خوانندگان کمک می کند تا این روش های نوآورانه را به سرعت و به راحتی درک کنند. محتوا شامل: (1) یک الگوریتم المان محدود برای مدل‌سازی تکامل آسیب پیوسته در سنگ‌ها، (2) تجزیه و تحلیل المان محدود تطبیقی ​​برای تکامل آسیب پیوسته و تعیین پایداری چاه سنگ همسانگرد عرضی، (3) یک الگوریتم المان محدود تطبیقی برای تشخیص آسیب در تیرهای غیریکنواخت اویلر-برنولی با ترک های متعدد، با استفاده از فرکانس های طبیعی، (4) تحلیل تطبیقی ​​المان محدود-المان گسسته برای تعیین هیدروشکستگی چند مرحله ای در مخازن با شکست طبیعی، (5) تجزیه و تحلیل المان محدود-المان گسسته تطبیقی ​​برای چند مرحله شکستگی فوق بحرانی CO₂ و مدل‌سازی ریز لرزه‌ای، و (6) یک الگوریتم تطبیقی ​​المان محدود-المان گسسته-حجم محدود برای انتشار چند مقیاسی سه بعدی شبکه‌های شکست هیدرولیکی، با در نظر گرفتن جفت هیدرومکانیکی. با توجه به گستره آن، این کتاب یک راهنمای مرجع ارزشمند برای محققان، دانشجویان کارشناسی ارشد و کارشناسی ارشد در رشته های مکانیک مهندسی، مهندسی معدن، مهندسی ژئوتکنیک و مهندسی زمین شناسی ارائه می دهد.

This book mainly focuses on the adaptive analysis of damage and fracture in rock, taking into account multiphysical fields coupling (thermal, hydro, mechanical, and chemical fields). This type of coupling is a crucial aspect in practical engineering for e.g. coal mining, oil and gas exploration, and civil engineering. However, understanding the influencing mechanisms and preventing the disasters resulting from damage and fracture evolution in rocks require high-precision and reliable solutions.

This book proposes adaptive numerical algorithms and simulation analysis methods that offer significant advantages in terms of accuracy and reliability. It helps readers understand these innovative methods quickly and easily. The content consists of: (1) a finite element algorithm for modeling the continuum damage evolution in rocks, (2) adaptive finite element analysis for continuum damage evolution and determining the wellbore stability of transversely isotropic rock, (3) an adaptive finite element algorithm for damage detection in non-uniform Euler–Bernoulli beams with multiple cracks, using natural frequencies, (4) adaptive finite element–discrete element analysis for determining multistage hydrofracturing in naturally fractured reservoirs, (5) adaptive finite element–discrete element analysis for multistage supercritical CO₂ fracturing and microseismic modeling, and (6) an adaptive finite element–discrete element–finite volume algorithm for 3D multiscale propagation of hydraulic fracture networks, taking into account hydro-mechanical coupling. Given its scope, the book offers a valuable reference guide for researchers, postgraduates and undergraduates majoring in engineering mechanics, mining engineering, geotechnical engineering, and geological engineering.