Numerisk modellering av sprekkdannelse

Sprekkdannelser er et fenomen som er viktig å studere når man designer komponenter og strukturer. Oppsprekking kan skje uten forvarsel og det er spesielt viktig å vite når det inntreffer. Fenomenet kan også brukes til å forbedre enkelte egenskaper til systemer. Oppsprekking kan for eksempel anvendes i utvinning av geotermiske energiressurser ved å tvinge frem sprekker i reservoarer som bedrer strømningsegenskapene. Det er viktig å forstå hvordan disse sprekkene utvikler seg under varierende og potensielt ekstreme forhold.

Et nyttig verktøy i analyse av slike strukturer er å bruke datasimuleringer. Dette kan være utfordrende, siden de topologiske egenskapene til sprekken kan endres. En enkelt sprekk kan bryte ut i flere grener og kan også slå seg sammen. Fasefeltmetoden er en relativt ny måte å beskrive sprekker på som spesielt forsøker å håndtere de nevnte utfordringene. Dette gjør spesielt modelleringen av de topologiske endringene og sammenkoblinger med ikke-mekaniske prosesser enklere.

I sin avhandling presenterer Sargado forbedret nøyaktighet av fasefeltmodeller, og en ny formulering for å simulere væskeskapt sprekkdannelse i porøse medier. Det blir også foreslått nye ideer innen numerisk diskretisering som gjør det mulig å løse problemet med mange færre ukjente, og derfor senke beregningskostnaden i simuleringen. Dette er viktig da fasefeltmodellen skaper svært ikke-lineære systemer som i mange tilfeller krever et høyt antall iterasjoner for å løse numerisk.

Industrien bruker ofte tiår på å ta i bruk nyutviklede modeller og metoder. Dette fordi det ikke finnes tilgjengelige beregningsverktøy for å teste disse under realistiske forhold. Utviklingen av et slikt verktøy er en del av dette doktorgradsprojsjektet. Verktøyet er konstruert for å være lett, åpent tilgjengelig, og brukervennlig for ingeniører. Dette vil forhåpentligvis gjøre det enklere og raskere for nye modeller å bli akseptert i fagmiljø.

Personalia

Juan Michael Sargado ble født i 1982 og vokste opp i forskjellige byer i Metro Manila. Han har en bachelor og mastergrad som sivilingeniør fra University of the Philippines Diliman, hvor han spesialiserte seg på beregningsorientert geomekanikk. I 2014 ble han ansatt som stipendiat i anvendt og beregningsorientert matematikk på Universitetet i Bergen med hovedveileder Eirik Keilegavlen og biveiledere Inga Berre og Jan Martin Nordbotten. Nå jobber Sargado som forsker i NORCE.