[發明專利]雙層管整體屈曲模擬實驗裝置和方法

無效

• 申請號: 201210101723.1
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102636396A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 段夢蘭;曾霞光;高攀;金鑫;張玉;陳景皓;王琴;周立軍;張健;董楠;譚雙妮;孫晶晶
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;G01N3/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 何春蘭

1.一種雙層管整體屈曲模擬實驗裝置，其特征在于，所述實驗裝置包括：

底座；

雙層管，其設置在底座上，所述雙層管由內管和間隔套設在內管之外的外管組成，所述雙層管的末端固定，所述內、外管的前端通過內外管耦合軸向加載裝置連接，所述內管和外管上分別貼設有多組應變片；

一個軸向加載裝置，其可軸向滑動地連接在所述底座上，所述軸向加載裝置與所述內管的前端連接，所述軸向加載裝置與所述內管之間連接有壓力傳感器；

兩個側向加載裝置，其分別位于所述雙層管的兩側，兩個側向加載裝置錯開設置。

2.根據權利要求1所述的雙層管整體屈曲模擬實驗裝置，其特征在于，所述軸向加載裝置包括：

軸向加載底座，其連接在所述底座上；

第一螺母座，其連接在所述軸向加載底座上；

螺桿，其可轉動地連接在所述第一螺母座上，且所述螺桿通過所述壓力傳感器與所述內管連接，所述內管在周向上固定；

第一轉盤，其連接在所述螺桿遠離所述內管的一端。

3.根據權利要求2所述的雙層管整體屈曲模擬實驗裝置，其特征在于，所述內外管耦合軸向加載裝置包括連接板和分別連接在連接板兩端的螺桿連接件；所述外管固定連接在所述連接板的中央位置，所述螺桿連接件具有螺桿件和固定件，螺桿件的一端固定連接固定件，另一端連接在連接板上，所述固定件的另一端與所述軸向加載底座固定連接。

4.根據權利要求2所述的雙層管整體屈曲模擬實驗裝置，其特征在于，所述底座上對應所述軸向加載底座的兩端位置處分別設有第一導桿，第一導桿與所述雙層管平行；所述軸向加載底座的兩端分別設有第一抱緊裝置，第一抱緊裝置可軸向移動地抱緊第一導桿。

5.根據權利要求4所述的雙層管整體屈曲模擬實驗裝置，其特征在于，每個所述第一抱緊裝置包括一個第一壓板和兩個第一卡板，所述第一壓板壓設在第一導桿上，兩個第一卡板則分別連接在第一導桿的兩側，且每個第一卡板通過螺栓連接在第一壓板的底面上。

6.根據權利要求1所述的雙層管整體屈曲模擬實驗裝置，其特征在于，所述雙層管的末端設有緊固組件，所述緊固組件包括抱箍、頂板、托板和兩個第二抱緊裝置，所述托板連接在兩個第二抱緊裝置之間，所述頂板垂直連接在托板的末端，所述底座上對應每個第二抱緊裝置處分別設有第二導桿，第二導桿與所述雙層管平行所述第二抱緊裝置抱緊連接第二導桿，所述雙層管放置在所述托板上，并擋止于所述頂板；所述抱箍抱緊所述雙層管，并連接在所述托板上。

7.根據權利要求6所述的雙層管整體屈曲模擬實驗裝置，其特征在于，每個所述第二抱緊裝置包括一個第二壓板和兩個第二卡板，所述托板連接在兩個第二壓板之間，且每個第二壓板壓設在第二導桿上，兩個第二卡板則分別連接在第二導桿的兩側，且每個第二卡板通過螺栓連接在第二壓板的底面上。

8.根據權利要求7所述的雙層管整體屈曲模擬實驗裝置，其特征在于，所述底座上并在每個所述第二導桿的外側分別設有與雙層管平行的導軌，每個所述第二壓板的底面設有卡頭，所述卡頭卡設在所述導軌上。

9.根據權利要求1所述的雙層管整體屈曲模擬實驗裝置，其特征在于，每個所述側向加載裝置包括側向加載底座，所述底座的兩側分別設有與所述雙層管平行的滑軌，所述側向加載底座可整體軸向移動地連接在所述滑軌上。

10.根據權利要求9所述的雙層管整體屈曲模擬實驗裝置，其特征在于，每個所述側向加載裝置還包括：

第二螺母座和支撐座，其分別連接在所述側向加載底座的兩端上；

絲杠，其一端連接第二轉盤，所述絲杠可轉動地連接在所述第二螺母座上；

光桿，其一端連接有推板，另一端通過接頭連接所述絲杠，所述光桿周向固定，并可位移地連接在所述支撐座上，所述推板面對著所述雙層管。

11.根據權利要求10所述的雙層管整體屈曲模擬實驗裝置，其特征在于，每個所述側向加載裝置的底部設有卡頭塊，所述卡頭塊卡設在所述滑軌上。

12.根據權利要求1所述的雙層管整體屈曲模擬實驗裝置，其特征在于，每個所述應變片包括靈敏應變片和溫度補償片。

13.根據權利要求1所述的雙層管整體屈曲模擬實驗裝置，其特征在于，在所述內管和外管之間安裝有墊圈。

14.一種雙層管整體屈曲模擬實驗方法，其特征在于，所述實驗方法包括步驟：

A、提供底座，雙層管和軸向加載裝置，其中，雙層管設置在底座上，所述雙層管由內管和間隔套設在內管之外的外管組成，且雙層管的末端固定，所述內管和/或外管上貼設有多組應變片；軸向加載裝置可軸向滑動地連接在所述底座上，所述軸向加載裝置與所述內管的前端連接，所述軸向加載裝置與所述內管之間連接有壓力傳感器；

B、校準，使內管的初始軸力調整為零；

C、通過軸向加載裝置緩慢地對雙層管的內管加載，記錄雙層管的軸力，軸端位移和應變；

D、當軸向加載裝置所施加的軸力到達第一臨界軸力后，雙層管發生正弦屈曲，保持軸向加載裝置的施壓，記錄正弦屈曲發生時的軸力、軸端位移及各應變，同時記錄該第一臨界軸力；

E、每隔一定的加載力，記錄軸力、軸端位移及各應變，觀察雙層管的正弦屈曲發展過程；

F、隨著軸向加載裝置施加的軸力逐漸加大，當該軸力到達第二臨界軸力后，雙層管發生螺旋屈曲，保持軸向加載裝置的施壓，此時記錄螺旋屈曲發生時的軸力、軸端位移及各應變，同時記錄該第二臨界軸力；

G、每隔一定的加載力，記錄軸力、軸端位移及各應變，觀察雙層管的螺旋屈曲發展過程；

H、使用側向加載裝置給雙層管施加側向位移，重復實驗步驟A-G。