[發明專利]一種用于測試深水網箱浮架結構力學性能的試驗設備

有效

• 申請號: 202010405276.3
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111579227B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 劉海陽;黃小華;袁太平;胡昱;郭杰進;王紹敏;陶啟友
• 申請（專利權）人: 清華大學;三亞熱帶水產研究院;中國水產科學研究院南海水產研究所
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01N3/02;G01N3/10;G01N3/20
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理有限公司 11562
• 代理人: 王寧寧

本發明公開了一種用于測試深水網箱浮架結構力學性能的試驗設備，其包括防護架、升降施力裝置、力學傳感器、施力架、夾具架和計算機，防護架內設有實驗空間，實驗空間的內底面為水平工作面，夾具架固定設在水平工作面上，夾具架用于固定待測試包含有工字架與浮管的浮架結構的兩端，升降施力裝置安裝在防護架的上端，施力架設在升降施力裝置上，以通過施力架對浮架結構的工字架位置、浮管位置或者焊接位置施加向下的載荷力、向上的載荷力或者上下振動力，力學傳感器設在施力架與升降施力裝置的下活動端之間，計算機接收力學傳感器輸出的載荷信號，計算機還接收升降施力裝置的升降位移信號。本發明可對網箱浮架結構開展力學性能的試驗。

技術領域

本發明涉及一種用于測試深水網箱浮架結構力學性能的試驗設備。

背景技術

高密度聚乙烯(HDPE)重力式網箱具有性價比高、養殖容量大等優勢，為了減輕近岸環境壓力不斷向深遠海域發展，網箱系統可能由于無法承受波浪環境的過大載荷而屈服變形，尤其在面對超強臺風侵襲時塑性屈服現象依然較嚴重。

其中，浮架結構為網箱系統的關鍵受力構件，浮架結構的失效將導致整個網箱系統的破壞，因此，設計及應用試驗設備測定浮架結構的力學性能具有重要的理論價值和應用價值。

海上網箱作業過程中，在持續的波浪載荷作用下，網箱的浮架結構的塑性破壞通常發生在系泊處、焊縫處、浮管與工字架的聯接處，工字架與雙浮管的聯接設置對網箱的力學性能影響較大，對工字架與浮管組裝成的聯接結構的強度進行測試即可獲得浮架結構的實際結構強度。

而，目前對于網箱的浮架結構的測試只是對其中的浮管材料進行力學性能測試，測試時會將浮管加工為標準試樣。而在將整體的浮管加工成標準試樣的過程中會容易在浮管表面產生劃痕、扭曲凹陷及缺口，這些會引起應力集中影響測試結果。且上述的測試只能對浮管進行測試，而不能對未經機加工的浮架結構的力學性能進行測試。且流固耦合及水動力試驗因很難滿足剛度相似條件而幾乎無法直觀模擬網箱塑性變形。

作業網箱系統長期承受波浪動態緩沖力的影響，尤其在臺風期高振幅、高頻率交變應力作用下的結構疲勞更需要評估校準。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是提供一種用于測試深水網箱浮架結構力學性能的試驗設備，其可對網箱浮架結構開展力學性能的試驗。

解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種用于測試深水網箱浮架結構力學性能的試驗設備，其特征在于：包括防護架、升降施力裝置、力學傳感器、施力架、夾具架和計算機，防護架內設有實驗空間，實驗空間的內底面為水平工作面，夾具架固定設在水平工作面上，且夾具架的位置可調節，夾具架用于固定待測試包含有工字架與浮管的浮架結構的兩端，升降施力裝置安裝在防護架的上端，且升降施力裝置可前后左右調節，施力架設在升降施力裝置的下活動端，由升降施力裝置帶動施力架作升降運動，以通過施力架對浮架結構的工字架位置、浮管位置或者焊接位置施加向下的載荷力、向上的載荷力或者上下振動力，力學傳感器設在施力架與升降施力裝置的下活動端之間，用于測得作用在施力架上的力，計算機接收力學傳感器輸出的載荷信號，計算機還接收升降施力裝置的升降位移信號。

本發明的試驗設備還包括橫梁，橫梁通過前后滑動滾輪可前后調節安裝在防護架的上邊，升降施力裝置通過左右滑動滾輪可左右調節安裝在橫梁上。本發明通過橫梁及其上的前后滑動滾輪實現前后調節。

其中，升降施力裝置包括氣缸，氣缸通過左右滑動滾輪可左右調節的安裝在防護架的上端，氣缸豎直向下。本發明通過左右滑動滾輪實現左右調節。

進一步的，在水平工作面上設有若干個固定螺紋孔，在水平工作面上面設有多個壓桿，壓桿通過固定螺栓固定在固定螺紋孔上，壓桿的一端部壓在夾具架的下邊框上。壓桿的設置實現了夾具架的位置可調節。

其中，夾具架包括兩個固定架，兩個固定架分別用于固定浮管的兩端。