[發(fā)明專利]一種充壓管道瞬態(tài)甩動行為的測量實(shí)驗(yàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110238423.7
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113109032B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鋒;楊玉超;董錫同;馮帥
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué);天元建設(shè)集團(tuán)有限公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01D21/02
• 代理公司: 青島錦佳專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37283
• 代理人: 邵朋程

1.一種充壓管道瞬態(tài)甩動行為的測量實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，采用充壓管道瞬態(tài)甩動行為的測量試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置包括管道、充壓組件、泄壓組件以及數(shù)據(jù)采集組件；

所述管道的一端水平固定于基座上，并向外伸出一段，該端為固定端，且與充壓組件連接；所述管道的另一端為甩動端，且與泄壓組件連接；

所述充壓組件包括高壓罐、水泵和高壓氣體充壓機(jī)，高壓罐的下部出口通過第一高壓軟管與管道的固定端相連通，在第一高壓軟管上設(shè)置有第一氣動高壓球閥、減壓閥、第二氣動高壓球閥、第一壓力傳感器和第一電磁流量計(jì)；高壓罐的下部進(jìn)口通過第二高壓軟管與水泵連接，在第二高壓軟管上設(shè)置有第二電磁流量計(jì)；高壓罐的上部進(jìn)口通過第三高壓軟管與高壓氣體充壓機(jī)連接；

所述泄壓組件包括高強(qiáng)連接管，高強(qiáng)連接管的一端與管道的甩動端相連通，高強(qiáng)連接管的另一端彎曲90°，并連接爆破片；

所述數(shù)據(jù)采集組件包括第一高速攝相機(jī)、第一非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng)、第二高速攝相機(jī)、第二非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng)以及動態(tài)采集儀和計(jì)算機(jī)終端；所述第一高速攝相機(jī)和第一非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng)布置在管道的正前方，第二高速攝相機(jī)和第二非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng)布置在管道的正上方；

所述管道分別在朝向第一非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng)和第二非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng)的外表面且沿管道軸線方向間隔設(shè)置有若干標(biāo)記點(diǎn)；

所述第一氣動高壓球閥、第二氣動高壓球閥、第一壓力傳感器、第一電磁流量計(jì)、第二電磁流量計(jì)、第一高速攝相機(jī)、第二高速攝相機(jī)、第一非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng)和第二非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng)分別通過信號線與動態(tài)采集儀和計(jì)算機(jī)終端連接；

所述高強(qiáng)連接管上還連接有第二壓力傳感器，第二壓力傳感器通過信號線與動態(tài)采集儀連接；

所述高壓罐上還配置有第三壓力傳感器，第三壓力傳感器通過信號線與動態(tài)采集儀和計(jì)算機(jī)終端連接；

該實(shí)驗(yàn)方法具體包括以下步驟：

(1)將管道的一端水平固定于基座上，將充壓組件與管道的固定端連接，將泄壓組件與管道的甩動端連接；并將充壓組件、水泵和高壓氣體充壓機(jī)分別與高壓罐連接；

(2)在管道的外壁面上部及前側(cè)面處沿管道軸向間隔設(shè)置標(biāo)記點(diǎn)；在管道的正上方安裝第一高速攝相機(jī)和第一非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng)，在管道的正前方安裝第二高速攝相機(jī)和第二非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng)；

手動調(diào)整第一高速攝相機(jī)和第二高速攝相機(jī)，以使其視場能夠覆蓋到管道甩動部分從初始狀態(tài)直至產(chǎn)生最大變形時的區(qū)域；

(3)啟動數(shù)據(jù)采集組件的計(jì)算機(jī)終端，通過計(jì)算機(jī)終端控制關(guān)閉第一氣動高壓球閥和第二氣動高壓球閥；

(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，首先在計(jì)算機(jī)終端上設(shè)定好進(jìn)水量和高壓罐內(nèi)壓力值，且該壓力值需高于試驗(yàn)過程中管道內(nèi)部壓力設(shè)計(jì)值；點(diǎn)擊開始后，首先開啟水泵向高壓罐內(nèi)供水，進(jìn)水量達(dá)到設(shè)定值后停止進(jìn)水；然后，開啟高壓氣體充壓機(jī)向高壓罐內(nèi)充壓，壓力達(dá)到設(shè)定值后停止充壓；

(5)啟動動態(tài)采集儀、第一高速攝相機(jī)、第二高速攝相機(jī)、第一非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng)和第二非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng)，并開啟第一氣動高壓球閥和第二氣動高壓球閥向管道內(nèi)充壓，當(dāng)管道內(nèi)部壓力達(dá)到爆破片的爆破壓力時，爆破片發(fā)生破裂并泄放流體，管道此刻因受噴射流體的反作用力發(fā)生甩動，此時第一高速攝相機(jī)和第二高速攝相機(jī)同步記錄管道的甩動變形，第一非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng)和第二非接觸式三維應(yīng)變光學(xué)測量系統(tǒng)記錄分析管道位移場和管壁應(yīng)變場；

同時動態(tài)采集儀通過第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和第三壓力傳感器分別監(jiān)測、記錄試驗(yàn)過程中管道進(jìn)口處、管道出口處和高壓罐內(nèi)部的壓力變化，并通過第一電磁流量計(jì)和第二電磁流量計(jì)分別記錄試驗(yàn)過程中管道的出水量和高壓罐內(nèi)進(jìn)水量，動態(tài)采集儀所獲取數(shù)據(jù)同步顯示并存儲于計(jì)算機(jī)終端；

(6)至管道甩動停止，停止數(shù)據(jù)采集；拆卸甩動變形后的管道，檢查管道破裂情況，沿管道跨度方向管道的曲率分布表征管道典型截面變形特征；

(7)打印輸出試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)結(jié)束。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種充壓管道瞬態(tài)甩動行為的測量實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于：在管道上還布置有若干個應(yīng)變片。