[發(fā)明專利]一種計(jì)算內(nèi)爆炸下金屬管道前后向裂紋漸進(jìn)擴(kuò)展長(zhǎng)度的方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010023251.7 | 申請(qǐng)日： | 2020-01-09 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN111191382A | 公開（公告）日： | 2020-05-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 杜洋;胡煒;鄭力博;王超杰 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中國(guó)石油大學(xué)（華東） |
| 主分類號(hào)： | G06F30/20 | 分類號(hào)： | G06F30/20;G06F113/14;G06F119/08 |
| 代理公司： | 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200 | 代理人： | 賈玉霞 |
| 地址： | 266580 山*** | 國(guó)省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 計(jì)算 爆炸 金屬 管道 前后 裂紋 漸進(jìn) 擴(kuò)展 長(zhǎng)度 方法 | ||
1.一種計(jì)算內(nèi)爆炸下金屬管道前后向裂紋漸進(jìn)擴(kuò)展長(zhǎng)度的方法，所述的前向裂紋為裂紋擴(kuò)展方向與內(nèi)爆炸載荷方向一致的裂紋，所述的后向裂紋為裂紋擴(kuò)展方向與內(nèi)爆炸載荷方向相反的裂紋，其特征在于，該方法具體包括如下步驟：
S1：計(jì)算管道的固有振動(dòng)頻率f0；
S2：確定管道內(nèi)爆炸載荷軸向運(yùn)動(dòng)速率D0；
S3：通過下式分別計(jì)算出管道前向裂紋、后向裂紋的平均漸進(jìn)擴(kuò)展長(zhǎng)度
其中，δ為裂紋路徑材料沿軸向的斷后伸長(zhǎng)率，f0為管道固有振動(dòng)頻率，為裂紋的平均擴(kuò)展速度，對(duì)于前向裂紋取正值，后向裂紋取負(fù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算內(nèi)爆炸下金屬管道前后向裂紋漸進(jìn)擴(kuò)展長(zhǎng)度的方法，其特征在于，當(dāng)金屬管道為兩端固定的管道時(shí)，其固有振動(dòng)頻率f0的計(jì)算公式如下：
式中，R為管道中徑，E為管道材料彈性模量，ρ為管道材料密度，ν為管道材料泊松比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算內(nèi)爆炸下金屬管道前后向裂紋漸進(jìn)擴(kuò)展長(zhǎng)度的方法，其特征在于，當(dāng)管道內(nèi)爆炸由可燃混合氣體爆轟造成時(shí)，爆炸載荷軸向運(yùn)動(dòng)速率D0等于混合氣體爆轟速度，可根據(jù)CJ爆轟理論由以下計(jì)算公式得到：
式中，Q為單位質(zhì)量混合氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)釋放的熱量，γ為爆轟產(chǎn)物氣體的多方指數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算內(nèi)爆炸下金屬管道前后向裂紋漸進(jìn)擴(kuò)展長(zhǎng)度的方法，其特征在于，當(dāng)管道內(nèi)爆炸由可燃混合氣體爆轟造成時(shí)，爆炸載荷軸向運(yùn)動(dòng)速率D0等于混合氣體爆轟速度，可通過美國(guó)宇航局的官網(wǎng)程序https://cearun.grc.nasa.gov/index.html，根據(jù)網(wǎng)站提示輸入相關(guān)信息即可獲得混合氣體爆轟速度，即爆炸載荷軸向運(yùn)動(dòng)速率D0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算內(nèi)爆炸下金屬管道前后向裂紋漸進(jìn)擴(kuò)展長(zhǎng)度的方法，其特征在于，當(dāng)管道內(nèi)爆炸由與管道同軸的線炸藥爆炸造成時(shí)，根據(jù)炸藥類型與密度查得炸藥的爆速D，爆速D即為爆炸載荷的軸向運(yùn)動(dòng)速率D0。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算內(nèi)爆炸下金屬管道前后向裂紋漸進(jìn)擴(kuò)展長(zhǎng)度的方法，其特征在于，當(dāng)管道內(nèi)爆炸由點(diǎn)炸藥爆炸造成時(shí)，爆炸載荷軸向運(yùn)動(dòng)速率D0等于沖擊波在管道內(nèi)的傳播速度，由如下公式計(jì)算得到：
D0＝(0.768+0.206L-0.01L2)-1×103
其中，L為炸藥爆心距離裂紋萌生位置長(zhǎng)度的長(zhǎng)度，單位為m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算內(nèi)爆炸下金屬管道前后向裂紋漸進(jìn)擴(kuò)展長(zhǎng)度的方法，其特征在于，所述的裂紋的平均擴(kuò)展速度通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量裂紋擴(kuò)展經(jīng)過給定長(zhǎng)度所需的時(shí)間，進(jìn)而通過給定長(zhǎng)度除以時(shí)間得到。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計(jì)算內(nèi)爆炸下金屬管道前后向裂紋漸進(jìn)擴(kuò)展長(zhǎng)度的方法，其特征在于，所述的裂紋路徑材料沿軸向的斷后伸長(zhǎng)率δ的取值范圍為0～0.15，裂紋的平均擴(kuò)展速率的取值范圍為200m/s～300m/s。
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