[發明專利]深水頂張式立管的復雜彎曲試驗裝置

有效

• 申請號: 201710539016.3
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107478508B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 周陽;楊忠良;葉欽;張俊彪;施偉勇;謝鳴
• 申請（專利權）人: 浙江海洋大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 浙江杭知橋律師事務所 33256
• 代理人: 王梨華;陳麗霞

1.深水頂張式立管的復雜彎曲試驗方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一，調節模型管線(1)兩端的活塞(2)和卡扣(3)，使活塞(2)離開模型管線(1)兩端管壁，向模型管線(1)充水，并保持模型管線(1)的水不流動，此時應變片(4)的視為應變為零，模型管線(1)視為沒有壁張力；

步驟二，擾動模型管線(1)，使其產生自由振動，記錄下應變片(4)的應變時程數據；

步驟三，對步驟二中的應變時程數據作頻譜分析，得出沒有壁張力時的模型管線(1)固有頻率f₀；

步驟四，張緊彈簧拉力計(5)，保證施加的力比模型管線(1)內的水自重大20-80倍以上，此時彈簧拉力計(5)讀數為F，從應變片(4)可讀出模型管線(1)的應變ε，此時，應變片(4)的讀數全部是張力引起的，模型管線(1)橫截面的有效張力等于管壁張力；

步驟五，記錄彈簧拉力計(5)和應變片(4)的讀數，然后擾動模型管線(1)，使其產生自由振動，記錄下應變片(4)的應變時程數據；

步驟六，對步驟五中的應變時程數據作頻譜分析，求出有效張力等于壁張力時的模型管線(1)固有頻率f₁；

步驟七，保持彈簧拉力計(5)張力并增加模型管線(1)內的水壓力，松開兩端卡扣(3)使活塞(2)頭貼緊模型管線(1)兩端管壁，繼續加壓使模型管線(1)內的水壓力增大至應變片(4)的讀數是步驟四中施加張力產生的應變的兩倍，即2ε，記下壓力表(6)的讀數為p，此時有效張力仍為F，而內壓引起的壁張力也為F，總的壁張力為2F；

步驟八，擾動模型管線(1)，使其產生自由振動，記錄下應變片(4)的應變時程數據；

步驟九，對步驟八中的應變時程數據作頻譜分析，求出壁張力為2F時的模型管線(1)固有頻率f₂；

步驟十，比較f₁和f₂，可得出不同壁張力的固有頻率變化情況；如果f₁＝f₂，則模型管線(1)的復雜彎曲計算應采用有效張力，如果f₁≠f₂，應采用壁張力計算模型管線(1)的復雜彎曲；

步驟十一，延續步驟七的情形進行內壓傳遞模式的改變，夾緊兩端卡扣(3)使活塞(2)頭離開模型管線(1)兩端管壁，啟動水泵(7)加壓，使得壓力表(6)的讀數同樣為p；此時模型管線(1)的內壓在兩端未傳遞給模型管線(1)自身，而是傳遞給了模型管線(1)兩端卡扣(3)，雖然內壓引起的管內壓力仍然存在，但此時內壓對模型管線(1)管壁張力的作用基本僅局限于環向應力；

步驟十二，擾動模型管線(1)，使其產生自由振動，記錄下應變片(4)的應變時程數據；

步驟十三，對步驟十二中的應變時程數據作頻譜分析，求出此時模型管線(1)的固有頻率f₃；

步驟十四，比較f₃和f₂，可得出相同內壓和相同有效張力條件下不同內壓傳遞模式的固有頻率變化情況：

如果f₃＝f₂，則內壓傳遞模式對模型管線(1)的復雜彎曲沒有影響；

如果f₃≠f₂，則內壓傳遞模式對模型管線(1)的復雜彎曲有影響；

在f₃≠f₂的情況下，比較f₃和f₁，如果f₃＝f₁，則說明步驟十一中模型管線(1)固有頻率為f₃時其復雜彎曲情況可以用有效張力計算，此時的內壓對模型管線(1)的復雜彎曲沒有影響；如果f₃≠f₁，則說明步驟十一中模型管線(1)固有頻率為f₃時的復雜彎曲情況應根據內壓及其傳遞情況和有效張力特殊對待，而不是絕對的由有效張力或者壁張力決定；

步驟十五，釋放彈簧拉力計(5)，使其讀數為零，加壓同時松開模型管線(1)兩端卡扣(3)使活塞(2)頭貼緊兩端管壁，如此內壓傳遞到模型管線(1)兩端管壁，繼續加壓使模型管線(1)內的水壓力增大至與步驟七中施加的壓力p相等，此時的壁張力為F；

步驟十六，擾動模型管線(1)，使其產生自由振動，記錄下應變片(4)的應變時程數據；

步驟十七，對步驟十六中的應變時程數據作頻譜分析，求出有效張力等于零的模型管線(1)固有頻率f₄；

步驟十八，比較f₁和f₄，得出有效張力不同但壁張力相同時固有頻率的變化情況；如果f₁＝f₄，則模型管線(1)的復雜彎曲計算應采用壁張力，否則，應采用有效張力計算復雜彎曲。