(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211109855.9 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 南方科技大 学 地址 518055 广东省深圳市南 山区桃源街 道学苑大道1088号 (72)发明人 高科　蔡卫兵　 (74)专利代理 机构 深圳市君胜知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44268 专利代理师 庄敏芳　王永文 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于有限元-离散元耦合的岩石破裂声发射 模拟分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于有限元 ‑离散元耦合 的岩石破裂声发射模拟分析方法， 通过获取岩石 破裂时当前时间步的声发射数据， 根据所述声发 射数据获得声发射事件信息， 所述声发射事件信 息包括声发射事件的状态和声发射事件包含的 微裂纹对应的微裂纹信息； 基于声发射事件的微 裂纹信息， 获得所述状态为非激活态的声发射事 件的破裂区域， 计算所述破裂区域内的所有有限 单元的节 点力变化分量； 基于所有的所述节点力 变化分量， 获得力矩张量； 基于所述力矩张量， 获 得宏观裂纹的分析结果。 与现有技术相比， 能够 区分裂纹的类型并确定 裂纹的变形运动特 征。 权利要求书2页 说明书12页 附图10页 CN 115510702 A 2022.12.23 CN 115510702 A 1.基于有限元 ‑离散元耦合的岩石破裂声发射模拟分析 方法， 其特 征在于， 获取岩石破裂时当前时间步的声发射数据， 根据所述声发射数据获得声发射事件信 息， 所述声发射事件信息包括声发射事件的状态和声发射事件包含的微裂纹对应的微裂纹 信息； 基于声发射事件的微裂纹信息， 获得所述状态为非激活态的声发射事件的破裂区域， 计算所述破裂区域内的所有 有限单元的节点力变化分量； 基于所有的所述节点力变化分量， 获得力矩张量； 基于所述力矩张量， 获得宏观裂纹类型的分析 结果。 2.如权利要求1所述的基于有限元 ‑离散元耦合的岩石破裂声发射模拟分析方法， 其特 征在于， 所述 根据所述声发射数据获得声发射事 件信息， 包括： 获取当前时间步下新的微裂纹对应的第二 微裂纹信息； 基于声发射事件信 息中的微裂纹信 息， 获得所述状态为激活态的所有声发射事件的第 二破裂区域； 依次将所述第二破裂区域与新的微裂纹的节点位置进行合并判定， 当判定合并时， 将 所述第二微裂纹信息关联至声发射事件并更新所述声发射事件信息， 该声发射事件与判定 合并时的第二破裂区域对应； 当所有第二破裂区域判定不合并时或所有声发射事件均为非激活态时， 将所述第 二微 裂纹信息关联至新的声发射事 件并更新所述声发射事 件信息。 3.如权利要求1所述的基于有限元 ‑离散元耦合的岩石破裂声发射模拟分析方法， 其特 征在于， 所述基于声发射事件的微裂纹信息， 获得所述状态为非激活态的声发射事件的破 裂区域， 包括： 基于所述声发射事 件的微裂纹信息， 获得 所述声发射事 件的位置中心坐标； 计算所述声发射事件中所有微裂纹 的节点坐标与 所述位置 中心坐标之间的最大距离， 获得所述声发射事 件的半径； 基于所述半径， 获得 所述声发射事 件的破裂区域。 4.如权利要求1所述的基于有限元 ‑离散元耦合的岩石破裂声发射模拟分析方法， 其特 征在于， 所述力矩张量为三 维空间的力矩张量， 基于所述力矩张量， 获得宏观裂纹的分析结 果， 包括： 基于所述力矩张量， 获得表征宏观裂纹类型的相对因子； 基于所述相对因子， 根据设定的宏观裂纹判定规则， 获得宏观裂纹的类型。 5.如权利要求4所述的基于有限元 ‑离散元耦合的岩石破裂声发射模拟分析方法， 其特 征在于， 所述基于所述力矩张量， 获得表征宏观裂纹类型的相对因子， 具体表达式为： 其中， M1、 M2和M3分别为力矩张量对应于三维空间的特 征值。 6.如权利要求1所述的基于有限元 ‑离散元耦合的岩石破裂声发射模拟分析方法， 其特 征在于， 所述基于所有的所述节点力变化分量， 获得力矩张量， 包括： 基于所述声发射事件信 息中每个声发射事件的微裂纹信 息， 获得每个声发射事件的位权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115510702 A 2置中心坐标； 计算所有 声发射事 件的位置中心坐标， 获得中心坐标； 基于所述中心坐标和所有的所述节点力， 获得力矩张量。 7.如权利要求1所述的基于有限元 ‑离散元耦合的岩石破裂声发射模拟分析方法， 其特 征在于， 还 包括： 基于所述声发射事件信息中所有时间步的微裂纹信息， 显示微裂纹的破裂方向、 破裂 大小和滑 移方向。 8.基于有限元 ‑离散元耦合的岩石破裂声发射模拟装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 声发射事件信息模块， 用于获取岩石破裂时当前时间步的声发射数据， 根据所述声发 射数据获得声发射事件信息， 所述声发射事件信息包括声发射事件的状态和声发射事件包 含的微裂纹对应的微裂纹信息； 节点力模块， 用于基于声发射事件的微裂纹信息， 获得所述状态为非激活态的声发射 事件的破裂区域， 计算所述破裂区域内的所有 有限单元的节点力变化分量； 力矩张量模块， 用于基于所有的所述节点力变化分量， 获得力矩张量； 裂纹结果模块， 用于基于所述力矩张量， 获得宏观裂纹类型的分析 结果。 9.智能终端， 其特征在于， 所述智能终端包括存储器、 处理器以及存储在所述存储器上 并可在所述处理器上运行 的基于有限元 ‑离散元耦合的岩石破裂声发射模拟分析程序， 所 述基于有限元 ‑离散元耦合的岩石破裂声发射模拟分析程序被所述处理器执行时实现如权 利要求1‑7任意一项所述基于有限元 ‑离散元耦合的岩石破裂声发射模拟分析 方法的步骤。 10.计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述计算机可读存储介质上存储有基于有限 元‑离散元耦合的岩石破裂声发射模拟分析程序， 所述基于有限元 ‑离散元耦合的岩石破裂 声发射模拟分析程序被处理器执行时实现如权利要求1 ‑7任意一项所述基于有限元 ‑离散 元耦合的岩石破裂声发射模拟分析 方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115510702 A 3