[發(fā)明專利]一種控制破碎粒度的全壓暫堵結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010566139.8
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111691848B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶亮;余松;于洋;劉銘
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué);西安漫垣機(jī)電設(shè)備有限公司
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 張舉

1.一種控制破碎粒度的全壓暫堵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述控制破碎粒度的全壓暫堵結(jié)構(gòu)包括盲板暫堵結(jié)構(gòu)，所述盲板暫堵結(jié)構(gòu)為半球殼或球殼；所述盲板暫堵結(jié)構(gòu)為全壓結(jié)構(gòu)；能夠承受暫堵的流體圍壓壓力；能夠在加大流體圍壓壓力時(shí)，達(dá)到破碎的全通徑狀態(tài)；所述全壓結(jié)構(gòu)為在流體圍壓下設(shè)計(jì)無矩狀態(tài)下的均布應(yīng)力結(jié)構(gòu)，且應(yīng)力梯度的變化要小；所述盲板暫堵結(jié)構(gòu)，采用脆性材料制作；

該設(shè)計(jì)方法具體包括：

確定盲板暫堵結(jié)構(gòu)的外球半徑；

根據(jù)暫堵的流體圍壓壓力和外球半徑，應(yīng)用板殼結(jié)構(gòu)的彈性力學(xué)理論，采用脆性材料壓縮破壞的莫爾強(qiáng)度準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)盲板暫堵結(jié)構(gòu)的內(nèi)球半徑尺寸；

根據(jù)外球半徑和內(nèi)球半徑，確定盲板暫堵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的臨界壓力；

根據(jù)外球半徑和內(nèi)球半徑，確定盲板暫堵結(jié)構(gòu)破碎的流體圍壓范圍；

根據(jù)壓縮破壞的莫爾強(qiáng)度理論，控制盲板暫堵結(jié)構(gòu)壓縮應(yīng)力梯度相對壓縮應(yīng)力的變化不超過2％，使壓縮破壞在盲板暫堵結(jié)構(gòu)的徑向得到控制；

采用斷裂能理論，通過對比鋼化玻璃內(nèi)能與沖擊裂紋釋放的斷裂能量關(guān)系、和盲板暫堵結(jié)構(gòu)內(nèi)能與壓潰裂紋釋放的斷裂能量關(guān)系，評估盲板暫堵結(jié)構(gòu)的全壓破碎粒度；

重新確定盲板暫堵結(jié)構(gòu)的外球半徑和內(nèi)球半徑。

2.如權(quán)利要求1所述的控制破碎粒度的全壓暫堵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，通過下式，確定盲板暫堵結(jié)構(gòu)的外球半徑SR1：

SR1＝Φ/2

式中，Φ為圓管道內(nèi)的全通徑。

3.如權(quán)利要求2所述的控制破碎粒度的全壓暫堵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，通過下式，確定盲板暫堵結(jié)構(gòu)的內(nèi)球半徑SR0：

式中，σ_Cb為壓縮強(qiáng)度均值；δ為材料分散性標(biāo)準(zhǔn)差；p為暫堵流體圍壓壓力。

4.如權(quán)利要求3所述的控制破碎粒度的全壓暫堵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，通過下式，確定盲板暫堵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的臨界壓力p_cr：

式中，E為材料的彈性模量；μ是材料的泊松比。

5.如權(quán)利要求3所述的控制破碎粒度的全壓暫堵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，通過下式，確定盲板暫堵結(jié)構(gòu)破碎的流體圍壓壓力q_c范圍：

6.如權(quán)利要求3所述的控制破碎粒度的全壓暫堵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，通過下式，控制盲板暫堵結(jié)構(gòu)壓縮應(yīng)力梯度相對壓縮應(yīng)力的變化不超過2％，使壓縮破壞在盲板暫堵結(jié)構(gòu)的徑向得到控制：

2r⁴+r·SR0³-150SR0³≥0且r≤SR0

其中，r為盲板暫堵結(jié)構(gòu)半徑的自變量；當(dāng)r大于SR0的時(shí)候，盲板暫堵結(jié)構(gòu)雖屬于全壓結(jié)構(gòu)，但是其破碎粒度不可控；當(dāng)r等于SR0的時(shí)候，盲板暫堵結(jié)構(gòu)屬于全壓結(jié)構(gòu)，其破碎粒度可控；當(dāng)r和SR0為無窮小時(shí)，盲板暫堵結(jié)構(gòu)相當(dāng)于立柱壓縮破壞，此時(shí)盲板暫堵結(jié)構(gòu)為無應(yīng)力梯度的全壓結(jié)構(gòu)，其破碎粒度也最理想，能夠達(dá)到粉末級別的控制。