[發(fā)明專利]雙向液壓擴(kuò)徑式管道斷裂模擬實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法

有效

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• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN107063868B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 中國石油大學(xué)（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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11635
• 代理人: 潘珺

本發(fā)明涉及一種雙向液壓擴(kuò)徑式管道斷裂模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括：管道支撐系統(tǒng)、管道擴(kuò)撐系統(tǒng)、進(jìn)油管、DIC測試系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)管段的側(cè)壁開設(shè)有軸向穿透預(yù)制裂紋，預(yù)制裂紋關(guān)于實(shí)驗(yàn)管段的軸向中面對稱；管道支撐系統(tǒng)對實(shí)驗(yàn)管段的兩端進(jìn)行支撐；管道擴(kuò)撐系統(tǒng)位于實(shí)驗(yàn)管段內(nèi)，進(jìn)油管進(jìn)油為管道擴(kuò)撐系統(tǒng)提供液壓動(dòng)力；管道擴(kuò)撐系統(tǒng)對實(shí)驗(yàn)管段進(jìn)行擴(kuò)撐，預(yù)制裂紋雙向擴(kuò)展；DIC測試系統(tǒng)對實(shí)驗(yàn)管段的斷裂過程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測。本發(fā)明實(shí)驗(yàn)試樣采用全尺寸管道試樣，直接從管道上截取，減小尺寸誤差、約束誤差等，保證數(shù)據(jù)的可靠性；實(shí)驗(yàn)采用液壓驅(qū)動(dòng)裝置，降低工作風(fēng)險(xiǎn)，減少成本；運(yùn)用DIC測試裝置實(shí)時(shí)觀測裂紋擴(kuò)展情況，方便獲取所需數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于管道設(shè)計(jì)制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種雙向液壓擴(kuò)徑式管道斷裂模擬實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

管道斷裂實(shí)驗(yàn)在確定管道斷裂特性方面有重要的應(yīng)用，現(xiàn)階段的管道斷裂實(shí)驗(yàn)可分為小型的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、大型的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和實(shí)際的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)。小型的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)包括：三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)、緊湊拉伸試驗(yàn)和落錘試驗(yàn)等，小型的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)采用小試件研究斷裂特性，管材試件與實(shí)際管道存在尺寸誤差、約束誤差等，影響對管道斷裂特性的判斷認(rèn)識；大型的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)如寬板試驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)機(jī)的加載能力要求極高，所需成本較高；實(shí)際的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)如全尺寸爆破試驗(yàn)，全尺寸爆破試驗(yàn)耗費(fèi)極大的人力、物力，且實(shí)驗(yàn)過程有極大的危險(xiǎn)性。為解決上述問題，亟需設(shè)計(jì)一種專用的在管道上進(jìn)行管道斷裂實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種直接在管段上進(jìn)行斷裂模擬實(shí)驗(yàn)的裝置和實(shí)驗(yàn)方法，運(yùn)用該裝置可以實(shí)現(xiàn)在管段上安全的進(jìn)行斷裂實(shí)驗(yàn)，并且可以實(shí)時(shí)觀測裂紋擴(kuò)展情況，以解決常規(guī)管道斷裂實(shí)驗(yàn)試件制備困難、誤差較大、成本過高、危險(xiǎn)性較大等難題，且結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述方案：

雙向液壓擴(kuò)徑式管道斷裂模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括：管道支撐系統(tǒng)、管道擴(kuò)撐系統(tǒng)、進(jìn)油管、DIC測試系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)管段的側(cè)壁開設(shè)有軸向穿透預(yù)制裂紋，預(yù)制裂紋關(guān)于實(shí)驗(yàn)管段的軸向中面對稱；管道支撐系統(tǒng)對實(shí)驗(yàn)管段的兩端進(jìn)行支撐；管道擴(kuò)撐系統(tǒng)位于實(shí)驗(yàn)管段內(nèi)，進(jìn)油管進(jìn)油為管道擴(kuò)撐系統(tǒng)提供液壓動(dòng)力；管道擴(kuò)撐系統(tǒng)對實(shí)驗(yàn)管段進(jìn)行擴(kuò)撐，預(yù)制裂紋雙向擴(kuò)展；DIC測試系統(tǒng)對實(shí)驗(yàn)管段的斷裂過程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)、實(shí)驗(yàn)試樣采用全尺寸管道試樣，直接從管道上截取，減小尺寸誤差、約束誤差等，保證數(shù)據(jù)的可靠性。

(2)、實(shí)驗(yàn)采用液壓驅(qū)動(dòng)裝置，降低工作風(fēng)險(xiǎn)，減少成本。

(3)、實(shí)驗(yàn)過程中，通過控制伸縮桿的運(yùn)動(dòng)速度，可以控制扇形塊的張開速度，同時(shí)控制裂紋的擴(kuò)展速度，保證所得數(shù)據(jù)的精確性。

(4)、扇形塊擁有足夠長的長度，擴(kuò)展過程中與管壁均勻接觸，保證實(shí)驗(yàn)過程裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展。

(5)、運(yùn)用DIC測試裝置實(shí)時(shí)觀測裂紋擴(kuò)展情況，方便獲取所需數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1是雙向液壓擴(kuò)徑式管道斷裂模擬實(shí)驗(yàn)裝置正視示意圖；

圖2是雙向液壓擴(kuò)徑式管道斷裂模擬實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)過程中正視示意圖；

圖3是圖1的徑向的半剖示意圖；

圖4是圖2的徑向的半剖示意圖；

圖5是圖3的A-A向的剖視示意圖；