[發明專利]雙向液壓擴徑式管道斷裂模擬實驗裝置及實驗方法

有效

• 申請號: 201710201609.9
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN107063868B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 曹宇光;甄瑩;衣海嬌;史勇晉;崔希君;田宏軍;魏云港
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/02
• 代理公司: 北京思格頌知識產權代理有限公司 11635
• 代理人: 潘珺

1.一種雙向液壓擴徑式管道斷裂模擬實驗裝置，包括：管道支撐系統、管道擴撐系統、進油管、DIC測試系統；實驗管段的側壁開設有軸向穿透預制裂紋，預制裂紋關于實驗管段的軸向中面對稱；管道支撐系統對實驗管段的兩端進行支撐；管道擴撐系統位于實驗管段內，進油管進油為管道擴撐系統提供液壓動力；管道擴撐系統對實驗管段進行擴撐，預制裂紋雙向擴展；DIC測試系統對實驗管段的斷裂過程進行實時觀測；其特征在于：

管道支撐系統，包括：左上卡圈、左下卡圈、右上卡圈、右下卡圈；左上卡圈、左下卡圈位于實驗管段的左端，左上卡圈由內向外依次為左上橡膠圈、左上金屬圈，左下卡圈由內向外依次為左下橡膠圈、左下金屬圈；左上卡圈、左下卡圈通過螺栓將實驗管段的左端固定；右上卡圈、右下卡圈位于實驗管段的右端，右上卡圈由內向外依次是右上橡膠圈、右上金屬圈，右下卡圈由內向外依次是右下橡膠圈、右下金屬圈；右上卡圈、右下卡圈通過螺栓將實驗管段的右端固定；左上卡圈、左下卡圈與右上卡圈、右下卡圈相對于實驗管段徑向中面完全對稱；

管道擴撐系統，包括：第一管道擴撐系統、第二管道擴撐系統、分流管；第一管道擴撐系統、第二管道擴撐系統相對于實驗管段徑向中面完全對稱；

第一管道擴撐系統，包括：四塊第一扇形塊、左第一級伸縮桿、左第二級伸縮桿、第一液壓缸主體；四塊第一扇形塊結構完全相同，四塊第一扇形塊組合形成圓柱殼，圓柱殼的外壁與實驗管段內壁面接觸；四塊第一扇形塊的內壁中心均與四根左第一級伸縮桿外端連接；左第一級伸縮桿、左第二級伸縮桿、第一液壓缸主體沿軸向依次相互配合；左第一級伸縮桿、左第二級伸縮桿沿周向均布；

第二管道擴撐系統包括：四塊第二扇形塊、右第一級伸縮桿、右第二級伸縮桿、第二液壓缸主體；四塊第二扇形塊結構完全相同，四塊第二扇形塊組合形成圓柱殼，圓柱殼的外壁與實驗管段內壁面接觸；四塊第二扇形塊的內壁中心均與四根右第一級伸縮桿外端連接；右第一級伸縮桿、右第二級伸縮桿、第二液壓缸主體沿軸向依次相互配合；右第一級伸縮桿、右第二級伸縮桿沿周向均布；

第一管道擴撐系統、第二管道擴撐系統由分流管相連，分流管中部連接進油管，由進油管進油，分流管將動力油分流到第一管道擴撐系統、第二管道擴撐系統中，分別為管道擴撐系統、管道擴撐系統提供液壓動力；

DIC測試系統，包括：計算機、光源、圖像采集器；光源對稱放置在實驗管段預制裂紋的上下兩側，圖像采集器安置在預制裂紋正前側，圖像采集器可以完全錄制裂紋的擴展過程，圖像采集器與計算機相連，通過圖像采集器采集的信息可以傳輸到計算機中，并做分析計算。

2.一種管道斷裂模擬實驗的實驗方法，采用權利要求1所述雙向液壓擴徑式管道斷裂模擬實驗裝置，其特征在于，包括下述步驟：

(1)、將含有預制裂紋的實驗管段放置在左下卡圈、右下卡圈上，實驗管段的左右兩端分別與左下卡圈的左端，右下卡圈的右端對齊；將左上卡圈、右上卡圈分別對齊左下卡圈、右下卡圈放置在實驗管段上，同時用螺母、螺釘固定；將相連的管道擴撐系統、管道擴撐系統放置于實驗管段中，將進油管與分流管連接；

(2)、將光源對稱放置在實驗管段預制裂紋的上下兩側，保證光源的照射范圍能夠覆蓋預制裂紋，然后將圖像采集器安置在預制裂紋的正前側，使圖像采集器可以完全錄制裂紋的擴展過程，圖像采集器與計算機相連，完成DIC測試系統的安裝；

(3)、實驗過程中，進油管進油，通過分流管分別為第一管道擴撐系統、第二管道擴撐系統提供液壓動力；進入第一液壓缸主體、第二液壓缸主體的液體分別推動左第二級伸縮桿、右第二級伸縮桿沿徑向向外運動；然后進入左第二級伸縮桿、右第二級伸縮桿中的液體分別推動左第一級伸縮桿、右第一級伸縮桿沿徑向向外運動；第一扇形塊、第二扇形塊分別因為左第一級伸縮桿、右第一級伸縮桿的擠壓沿徑向同時向外緩慢擴展，預制裂紋的左右兩端因為第一扇形塊、第二扇形塊的擴張運動也開始緩慢擴展；通過控制進油速度，可控制伸縮桿的運動速度，進而可控制預制裂紋的擴展速度；圖像采集器記錄裂紋擴展全過程并傳輸到相連的計算機上，計算機進行相應的后處理。