view in publisher's site

Initiation of fluid-induced fracture in a thick-walled hollow permeable sphere

Highlights•A model for predicting the deformation and fracture of a thick-walled hollow sphere subjected to radial fluid flow is presented.•Based on radial symmetry and on assumed fracture patterns representing the initial stage of fracture, the problem is reduced to a nonlinear ODE.•The influence of Biot's coefficient and of the sphere size on strength is investigated.•An original closed-form solution of the linear ordinary differential equation in the elastic range is derived.AbstractThe initiation of fluid-induced fracture in formations of permeable geomaterials subjected to quasi-stationary flow processes (drained response) can be strongly affected by Biot's coefficient and the size of the formation. The aim of this paper is to analyse the influence of these parameters on the initial fracture process of a thick-walled hollow permeable sphere subjected to fluid injection in the hole. Assuming that fracture patterns are distributed uniformly during the hardening stage of the fracture initiation process, the coupled fluid-solid problem is described by a nonlinear ordinary differential equation, which is solved numerically by means of finite differences combined with shooting and Newton methods. The finite difference code has also been validated in the elastic range, i.e., before initiation of fracture, against an original closed-form analytical solution of the above differential equation. The results show that the nominal strength of the sphere increases with increasing Biot's coefficient and decreases with increasing size.

ایجاد شکستگی ناشی از سیال در یک فضای خالی محصور شده با دیواره ضخیم

کاره‌ای مهم: یک مدل برای پیش‌بینی تغییر شکل و شکستگی یک کره توخالی با دیواره ضخیم در معرض جریان شعاعی مایع نشان‌داده شده‌است. با توجه به تقارن شعاعی و الگوهای شکست فرضی که نشان‌دهنده مرحله اولیه شکست هستند، مشکل به یک ODE غیر خطی کاهش می‌یابد. تاثیر ضریب Biot's و اندازه کره روی قدرت مورد بررسی قرار می‌گیرد. یک محلول فرم بسته اصلی از معادله دیفرانسیل معمولی خطی در محدوده الاستیک، derived.Abst ractThe ایجاد شکستگی ناشی از سیال در سازنده‌ای of نفوذپذیر است که در معرض فرایندهای جریان شبه ایستا (پاسخ تخلیه)قرار می‌گیرند و به شدت تحت‌تاثیر ضریب Biot's و اندازه سازند قرار می‌گیرند. هدف از این مقاله تحلیل تاثیر این پارامترها بر فرآیند شکست اولیه یک کره توخالی با دیواره ضخیم تحت تزریق سیال در حفره است. با فرض این که الگوهای شکستگی به طور یکنواخت در طول مرحله سخت شدن فرآیند شکست توزیع شده‌اند، مساله سیال - جامد با یک معادله دیفرانسیل غیر خطی غیر خطی توصیف می‌شود که به صورت عددی با استفاده از تفاضل محدود ترکیب‌شده با روش‌های تیراندازی و نیوتن حل می‌شود. قانون تفاوت محدود نیز در دامنه الاستیک، یعنی قبل از شروع شکست، در برابر یک راه‌حل تحلیلی با شکل بسته اصلی از معادله دیفرانسیل بالاتر، معتبر شده‌است. نتایج نشان می‌دهد که قدرت اسمی کره با افزایش ضریب Biot's افزایش می‌یابد و با افزایش اندازه کاهش می‌یابد.

ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.