[發(fā)明專利]管道彎頭多軸棘輪應(yīng)變測試系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010599442.4
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN102162778A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳旭;梅云輝;陳剛;高炳軍
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/62;G01B21/32
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多軸循環(huán)載荷作用下，測試管道彎頭各位置棘輪應(yīng)變隨時(shí)間演化的方法，屬于彎管多軸棘輪應(yīng)變測試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)外在測試管道彎頭材料受多軸循環(huán)載荷作用下的棘輪應(yīng)變演化中，還多是對彎頭材料棒材或板材標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行多軸棘輪應(yīng)變的測試，主要是利用引伸計(jì)法等。但是這種方法存在很多問題，首先它只考慮材料本身受載后的棘輪行為，未能有效的用來研究結(jié)構(gòu)對多軸棘輪效應(yīng)的影響，另外它的加載工況及類型均受局限，而且引伸計(jì)的定位固定與標(biāo)定工作都較復(fù)雜，操作不當(dāng)極易產(chǎn)生測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等。所以它們不能真實(shí)準(zhǔn)確的模擬彎頭在一次應(yīng)力和二次應(yīng)力組合下彎頭各處的棘輪應(yīng)變的累積過程，因此其適用性較差。另外還采用激振裝置如振動臺來，利用慣性力提供彎曲載荷。雖然它能對彎頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接加載研究，但是這種方法，提供的載荷范圍偏小，加載類型單一，受自身局限較大。最近幾年雖有學(xué)者也提出過應(yīng)變片法測試彎頭的多軸棘輪效應(yīng)，但是由于數(shù)據(jù)采集精度不夠高，測試通道有限和測試位置定位不準(zhǔn)等局限性，導(dǎo)致測試程序復(fù)雜且結(jié)果不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種能準(zhǔn)確測試管道彎頭在三向應(yīng)力狀態(tài)下的棘輪應(yīng)變演化過程的試驗(yàn)方法。本試驗(yàn)方法優(yōu)化了以往各種方法，利用微機(jī)結(jié)合傳感器控制液壓伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)的施加載荷F和輸出壓力P來提供各種復(fù)雜載荷工況，并采用應(yīng)變片法測量彎頭受復(fù)雜載荷工況下的實(shí)時(shí)多軸棘輪行為。其中，輸出壓力P導(dǎo)致的彎頭試樣中的軸向法應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力之間關(guān)系可如下：

σz=P×D4×t---(1)]]>

σθ=P×D2×t×R+0.5rnSinθR+rnSinθ---(2)]]>

其中，σ_z為彎管上內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向法應(yīng)力，MPa；σ_θ為彎管上任意角θ對應(yīng)處的內(nèi)壓環(huán)向應(yīng)力，MPa；P表示試驗(yàn)機(jī)提供試驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)壓值，MPa；D為彎頭試樣的外徑，mm；t代表彎頭試樣的管壁壁厚，mm；R表示彎管的曲率半徑，mm；r_n表示彎管截面的平均半徑，mm；θ為彎管上某一點(diǎn)所對應(yīng)的圓心角。

該方法測試位置靈活，載荷工況多樣，方法新穎，設(shè)計(jì)合理，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。同時(shí)多通道動態(tài)應(yīng)變儀具有低漂移和低噪聲、頻響寬特點(diǎn)，疲勞試驗(yàn)機(jī)具有試驗(yàn)條件、試驗(yàn)參數(shù)可以進(jìn)行預(yù)設(shè)、測控、自動記錄，試驗(yàn)出現(xiàn)失效或異常時(shí)，自動報(bào)警停機(jī)等功能，可廣泛應(yīng)用于試驗(yàn)研究各種復(fù)雜工況下，如地震或管中流體溫度變化等，帶壓彎頭的多軸棘輪應(yīng)變的演化規(guī)律，并可用于確定管道彎頭的棘輪邊界。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的彎頭多軸棘輪測試系統(tǒng)，利用傳感器控制液壓伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)、卡具輔助機(jī)構(gòu)和應(yīng)變片法測量彎頭受載的應(yīng)變變化情況，通過多通道動態(tài)應(yīng)變儀采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)輸出結(jié)果。