[发明专利]确定多孔软介质中流体内压的方法

权利要求书

1.一种确定多孔软介质中流体内压的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：判断待测多孔软介质材料是单一的多孔软介质还是被包裹材料所包围的多孔软介质；若待测多孔软介质材料是单一的多孔软介质，则获取多孔软介质框架的力学性质；若待测多孔软介质材料是被包裹材料包围的多孔软介质，则获取包裹材料力学性质和获取多孔软介质框架的力学性质；

S2：在待测多孔软介质中激发剪切波，并测量剪切波在待测多孔软介质中的剪切波速；

S3：根据多孔弹性力学公式确定多孔软介质框架的变形；

S4：根据步骤S3中得到的多孔软介质框架变形，若待测多孔软介质材料是单一的多孔软介质，则结合步骤S1中获取的多孔软介质框架的力学性质，确定待测多孔软介质内部的压力；若待测多孔软介质材料是被包裹材料包围的多孔软介质，则结合步骤S1中获取包裹材料力学性质和获取多孔软介质框架的力学性质，确定待测多孔软介质内部的压力；

所述步骤S1中，多孔软介质框架的力学性质由下述公式(1)描述：

其中，W^s是多孔软介质框架的应变能函数，μ^s是多孔软介质框架的初始剪切模量，b^s是多孔软介质框架的硬化系数；K^s是多孔软介质框架的体积参数；变量J^s都是多孔软介质框架变形λ_e的单一变量函数；

包裹材料力学性质由下述公式(2)描述：

其中，W^r是包裹材料的应变能函数，μ^r是包裹材料的初始剪切模量，b^r是包裹材料的硬化系数；K^r是包裹材料的体积参数；变量J^r都是包裹材料变形的函数；若待测多孔软介质材料是单一的多孔软介质，则μ^r＝0，K^r＝0；

在所述步骤S3中，根据如下公式(3)和(4)确定多孔软介质框架的弹性伸长比λ_e：

其中，c是步骤S2中测得的剪切波速，是Cauchy-Green变形张量C的第i不变量；W₁^s，是λ_e的单一变量函数，ρ₀是含液体的多孔介质的整体密度，ρ_f是液体的密度，κ是多孔框架的渗透率，ω是剪切的圆频率，为当前待测多孔软介质材料的孔隙率，M为孔隙参数；

在所述步骤S4中，待测多孔软介质内部的压力p由如下公式(5)、(6)、(7)、(8)及所述步骤S3中得到的伸长比λ_e确定：

r_s＝λ_gλ_eR_s (7)

其中，p_Γ是待测多孔软介质所受的约束压力，对于没有包裹材料的情况，p_Γ＝0；r_s和r_r是球壳状包裹材料的外径和内径或者是非球壳状包裹材料的等效外径和等效内径；是Cauchy-Green变形张量C的第i不变量；λ_g对于肿瘤来说是肿瘤的生长伸长比，对于软材料来说是内外的失配比例，需要计算或者测量得到；

公式(6)中的R是r的单一变量函数，关系如下面的公式(8)：

通过将公式(7)代入公式(8)，消去R_s，再代入公式(6)；公式(6)积分后p_Γ就只是λ_e的函数；再将公式(6)代入到公式(5)，由于此时公式(5)等号左端是λ_e的函数，右端除了p都是λ_e的函数，因此代入步骤S3确定的λ_e之后，可得到待测多孔软介质中的流体内压p。

2.根据权利要求1所述的确定多孔软介质中流体内压的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，获取多孔软介质框架的力学性质和获取包裹材料力学性质分别通过查阅材料手册、力学实验或经验公式获取。