[发明专利]基于3D打印技术的径向井分支干扰应力场表征方法及应用

权利要求书

1.一种基于3D打印技术的径向井分支干扰应力场表征方法，其包括以下步骤：

步骤一，布局径向分支孔眼，生成3D打印机识别图形文件，确定光弹性材料的用量；

步骤二，利用3D打印机，制成多分支径向井物理模型；

步骤三，按照设定的变温速率，加载试验载荷并冻结物理模型受载应力场；

步骤四，采用细线切割方式，将应力冻结后的物理模型切割成薄片；

步骤五，使用光弹仪照射薄片，生成干涉条纹图样；

步骤六，利用解调软件，表征物理模型内部应力场；

步骤二包括以下步骤：

以光弹性材料为原材料，利用精度达微米级别的3D打印机，按照逐层喷涂的方式制造出含有多个分支孔眼的径向井物理模型；所述光弹性材料包括光弹性环氧树脂；

步骤三包括以下步骤：

利用自动变温加热装置以5℃/h的升温速率将多分支径向物理模型均匀加热至高于临界温度5-10℃，恒温10-20min；

接着将试验载荷加载在物理模型上，恒温1-2h；

然后在不卸载的条件下以3-5℃/h的降温速率使物理模型温度降至50-60℃；

最后再以10℃/h的降温梯度将物理模型温度降至室温，使应力冻结在物理模型当中；

步骤四包括以下步骤：

采用细线切割方法将应力冻结后的物理模型切割成厚度为3-5mm的薄片；切割时保持细线垂直、切割速度稳定；然后用冷却液对切割面降温；最后用细砂纸轻轻地将薄片的切割面打磨透明；

步骤五包括以下步骤：

首先将薄片放置在光弹仪两块1/4波片间，打开单色光源，调整高速CCD相机焦距直至计算机控制系统中出现清晰的干涉条纹图样；

然后调节光弹仪中第二1/4波片与检偏镜的快轴角度，共获取单色光源干涉图样6幅；

接着将单色光源换成白色光源，使光弹仪中起偏镜、第一1/4波片、第二1/4波片和检偏镜的快轴处于同一角度；

最后改变角度，共获取白色光源干涉图样4幅。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一包括以下步骤：

依据设定的径向井分支孔眼布局，使用三维画图软件生成3D打印机识别的图形文件，计算图形文件体积，体积乘以光弹性材料的密度，从而确光弹性材料的用量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤六包括以下步骤：

将10幅干涉图导入解调软件内，利用4幅白色光源干涉图获得主应力方向，利用6幅单色光源干涉图样获得主应力大小，从而表征物理模型内部的应力场。