【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超临界co2相变计算，具体涉及一种超临界co2相变峰值压力计算方法。
技术介绍
1、超临界co2相变是一种新型的爆破技术，该技术通过发热管使在一定压力和温度下的液态co2快速实现液-气相变，体积瞬间膨胀600倍，从而产生强大的物理压力(200mpa以上)，属于绿色生态的爆破技术。该技术在实际应用中缺乏对爆破压力的监测，对相变峰值压力的计算还不够精确，因此需要进一步的理论分析及验证。
2、现有技术在爆破应用上存在的问题主要是工程应用进度快于理论研究，导致施工参数尤其是超临界co2相变峰值压力的计算还不够精确，多数关键影响参数无法在计算方法中体现。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种超临界co2相变峰值压力计算方法，解决了目前用于工程爆破的一次性超临界co2相变峰值压力计算不够精确的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种超临界co2相变峰值压力计算方法，包括以下步骤：
3、s1、基于薄壁圆筒理论，根据致裂管参数构建超临界co2相变峰值压力计算公式；
4、s2、进行超临界co2相变压力测试试验，得到峰值压力数据，并通过峰值压力数据验证超临界co2相变峰值压力计算公式；
5、s3、通过验证后的超临界co2相变峰值压力计算公式，进行超临界co2相变峰值压力的计算。
6、进一步地，所述步骤s1的具体步骤为：
7、s11、基于薄壁圆筒理论，将致裂管视为薄壁圆筒，并根据均匀
8、s12、基于致裂管力学模型，确定薄壁圆筒处于塑性极限状态时的主应力应变状态；
9、s13、通过纯幂率曲线描述致裂管钢材受爆破压力时的应力-应变关系；
10、s14、将主应力应变状态代入至三剪统一强度准则中，得到等效应力；
11、s15、根据应力-应变关系和等效应力，得到薄壁圆筒的爆破内压力，其中，薄壁圆筒的爆破内压力的计算公式即为超临界co2相变峰值压力计算公式。
12、进一步地，所述步骤s12中主应力应变状态的表达式为：
13、
14、
15、其中，σ1、σ2和σ3分别表示第一主应力、第二主应力和第三主应力，σθ、σz和σr分别表示薄壁圆筒的环向应力、轴向应力和径向应力，ε1、ε2和ε3分别表示第一主应变、第二主应变和第三主应变，εθ、εz和εr分别表示薄壁圆筒的环向应变、轴向应变和径向应变，r0表示薄壁圆筒的初始平均半径，d0表示薄壁圆筒的初始壁厚。
16、进一步地，所述步骤s13中应力-应变关系的表达式为：
17、σ＝kεn
18、
19、σs＝enσt
20、
21、其中，σ和ε分别表示简单拉伸条件下的单轴真应力和单轴真应变，k表示强度参数，n表示应变硬化指数，σs表示管材的拉伸屈服极限，σt表示管材的工程极限抗拉强度。
22、进一步地，所述步骤s14中三剪统一强度准则的表达式为：
23、(1+b)(σ1-σ3)σt＝(ασ1-σ3)(σ1-σ3)+b(ασ1-σ2)(σ1-σ2)+b(ασ2-σ3)(σ2-σ3)
24、α＝σt/σc
25、0≤b≤α/(2+α)
26、其中，α表示材料的拉压强度比，b表示主应力对材料破坏的影响程度，σc表示钢材的抗压强度。
27、进一步地，所述步骤s14中等效应力的表达式为：
28、
29、其中，σeq表示等效应力；
30、所述步骤s15中薄壁圆筒的爆破内压力的计算公式为：
31、
32、其中，pb表示薄壁圆筒的爆破内压力。
33、进一步地，所述进行超临界co2相变压力测试试验的具体步骤包括：
34、a1、使用钻机在致裂管上打孔，基于打孔位置将压力传感器以螺纹形式安装；
35、a2、利用钢支架固定储液管，依次组装泄能板、密封垫片、释放头、发热管以及充装头，并进行气密性检查；
36、a3、通过欧姆表测试发热管与充装头的电路联通性；
37、a4、通过充气软管连接co2充装系统及充装头，并通过显示屏设置增压泵及冷水机参数；
38、a5、连接起爆导线，并开启数据采集系统，通过起爆器完成起爆；
39、a6、通过数据采集系统得到峰值压力数据，完成超临界co2相变压力测试试验。
40、进一步地，所述验证超临界co2相变峰值压力计算公式的具体步骤包括：
41、b1、将超临界co2相变压力测试试验的试验参数输入超临界co2相变峰值压力计算公式中进行计算，得到超临界co2相变峰值压力；
42、b2、通过峰值压力数据和超临界co2相变峰值压力验证超临界co2相变峰值压力计算公式。
43、本专利技术的有益效果是：(1)根据实际工程中常使用的一次性致裂管的实际破坏模式，基于薄壁圆筒理论推导了超临界co2相变峰值压力计算公式，能够准确计算压力变化，增强了对工程系统行为的理解；
44、(2)开展超临界co2相变压力测试试验获得了相变压力时程曲线，对压力计算模型进行了验证，确保模型能够真实反映超临界co2相变的实际情况，并且实际的测试试验数据为进一步的研究和应用提供了可靠的依据，有助于提高模型的实际应用价值。
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1.一种超临界CO2相变峰值压力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的超临界CO2相变峰值压力计算方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤为：
3.根据权利要求2所述的超临界CO2相变峰值压力计算及控制方法，其特征在于，所述步骤S12中主应力应变状态的表达式为：
4.根据权利要求3所述的超临界CO2相变峰值压力计算及控制方法，其特征在于，所述步骤S13中应力-应变关系的表达式为：
5.根据权利要求4所述的超临界CO2相变峰值压力计算及控制方法，其特征在于，所述步骤S14中三剪统一强度准则的表达式为：
6.根据权利要求5所述的超临界CO2相变峰值压力计算及控制方法，其特征在于，所述步骤S14中等效应力的表达式为：
7.根据权利要求1所述的超临界CO2相变峰值压力计算及控制方法，其特征在于，所述进行超临界CO2相变压力测试试验的具体步骤包括：
8.根据权利要求7所述的超临界CO2相变峰值压力计算及控制方法，其特征在于，所述验证超临界CO2相变峰值压力计算公式的具体步骤包括：p>...
【技术特征摘要】
1.一种超临界co2相变峰值压力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的超临界co2相变峰值压力计算方法，其特征在于，所述步骤s1的具体步骤为：
3.根据权利要求2所述的超临界co2相变峰值压力计算及控制方法，其特征在于，所述步骤s12中主应力应变状态的表达式为：
4.根据权利要求3所述的超临界co2相变峰值压力计算及控制方法，其特征在于，所述步骤s13中应力-应变关系的表达式为：
5.根据权利要求4所述的超临界co2相变...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾启富，阿比尔的，刘明维，李姣，胡尊镕，李佩伦，张俪沣，杜海洋，吴一博，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：
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