專利名稱：直管多軸棘輪應(yīng)變測試系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多軸循環(huán)載荷作用下，測試直管道各位置棘輪應(yīng)變隨時間演化的方法，屬于直管多軸棘輪應(yīng)變測試系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外在測試直管材料受多軸循環(huán)載荷作用下的棘輪應(yīng)變演化中，還多是對管道材料棒材或板材標(biāo)準(zhǔn)試樣進行多軸棘輪應(yīng)變的測試，主要是利用引伸計法等。但是這種方法存在很多問題，首先它只考慮材料本身受載后的棘輪行為，未能有效的用來研究結(jié)構(gòu)對多軸棘輪效應(yīng)的影響，另外它的加載工況及類型均受局限，而且引伸計的定位固定與標(biāo)定工作都較復(fù)雜，操作不當(dāng)極易產(chǎn)生測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等。所以它們不能真實準(zhǔn)確的模擬直管在一次應(yīng)力和二次應(yīng)力組合下直管各處的棘輪應(yīng)變的累積過程，因此其適用性較差。 另外還采用激振裝置如振動臺來，利用慣性力提供彎曲載荷。雖然它能對直管結(jié)構(gòu)進行直接加載研究，但是這種方法，提供的載荷范圍偏小，加載類型單一，受自身局限較大。最近幾年雖有學(xué)者也提出過應(yīng)變片法測試直管的多軸棘輪效應(yīng)，但是由于數(shù)據(jù)采集精度不夠高， 測試通道有限和測試位置定位不準(zhǔn)等局限性，導(dǎo)致測試程序復(fù)雜且結(jié)果不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種能準(zhǔn)確測試直管道在三向應(yīng)力狀態(tài)下的棘輪應(yīng)變演化過程的試驗方法。本試驗方法優(yōu)化了以往各種方法，利用微機結(jié)合傳感器控制液壓伺服疲勞試驗機的施加載荷F和輸出壓力P來提供各種復(fù)雜載荷工況，并采用應(yīng)變片法測量直管受復(fù)雜載荷工況下的實時多軸棘輪行為。其中，輸出壓力P導(dǎo)致的直管試樣中的軸向法應(yīng)力與環(huán)向應(yīng)力之間關(guān)系可如下
權(quán)利要求
1.直管多軸棘輪應(yīng)變測試系統(tǒng)，其特征是利用傳感器控制液壓伺服疲勞試驗機、準(zhǔn)三點彎卡具和應(yīng)變片法測量直管，通過多通道動態(tài)應(yīng)變儀采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算機輸出結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的直管多軸棘輪變形測試系統(tǒng)，其特征是所述的傳感器控制液壓伺服疲勞試驗機包括油壓機，試驗機加載上卡頭，下卡頭及輸油軟管；傳感器控制液壓伺服疲勞試驗機實現(xiàn)不同內(nèi)壓及彎矩的組合工況加載，并且試驗條件、試驗參數(shù)能夠進行預(yù)設(shè)、 測控、自動記錄，試驗出現(xiàn)失效或異常時自動報警停機。
3.如權(quán)利要求1所述的測試系統(tǒng)，其特征是所述的直管為在一根直管的兩端設(shè)置有兩個直管管堵；其中一根完全封閉；另一端直管管堵沿管軸向中心位置設(shè)置有一螺紋通孔，用作通油口 ；灌滿油后，將通油口與三通接頭一端螺紋連接，在三通接頭處安裝壓力表實時觀察直管管內(nèi)壓力情況，三通接頭另一側(cè)與輸油設(shè)備連接。
4.直管多軸棘輪應(yīng)變測試方法，其特征是將應(yīng)變片貼于直管段試樣C3)外表面各處; 然后對空腔直管灌油，直至灌滿，再將灌滿油的連接軟管(10) —端與直管C3)連接，軟管 (10)另一端通過快插接頭與油壓機(1 連接，再通過傳感器和裝有軟件的微機通過改變油壓機液位控制直管內(nèi)壓力；將直管各處應(yīng)變片弓I線以及溫度補償材料處各應(yīng)變片引線通過導(dǎo)線與前接線板上各接頭按照對應(yīng)關(guān)系進行正確連接；再利用疲勞試驗機下卡頭(16) 固定準(zhǔn)三點彎夾具的下加載塊(17)和下加載橫梁(18)；安裝銷軸定位各夾板位置及上加載橫梁(7)；接著利用微機及試驗控制軟件，通過輸入不同工況載荷，利用傳感器控制直管內(nèi)壓及試驗機加載彎矩進行多軸棘輪試驗，最后采用多通道動態(tài)應(yīng)變儀(11)實時采集直管試樣各處應(yīng)變演化情況，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換存儲于主控計算機08)中。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是應(yīng)變片為雙向直角應(yīng)變片，貼于貼于直管的位置優(yōu)選為直管中間，和以中間為點的等距離的幾處位置，在每個貼有應(yīng)變片的位置處，沿環(huán)向轉(zhuǎn)動180度，分別貼上應(yīng)變片。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述多通道動態(tài)應(yīng)變儀包括放大器電路(30)， 前接線板0 及輸入接頭(26)，后輸出接頭( )，供電電源07)，PCI數(shù)據(jù)采集器以及主控計算機08)組成；將應(yīng)變片微弱電信號變化由前接線板0 輸入接頭06)導(dǎo)入，并經(jīng)放大電路(30)將微弱的電信號變化放大，通過PCI數(shù)據(jù)采集器08)將此電信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號顯示及存儲于主控計算機08)。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述準(zhǔn)三點彎卡具包括下加載塊(17)，下加載橫梁(18)，在其兩端連接支耳a (14)及支耳b (19)，再通過銷軸b (15)和銷軸c QO)固定和定位兩端大型夾板(1)，此夾板通過螺栓( 緊固定位試驗直管(3)，然后在距管段中心等距處利用小型夾板(9)和螺栓(8)固定于直管(3)，并通過銷軸a(4)與上加載橫梁(7)和上加載桿(6)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直管多軸棘輪應(yīng)變測試系統(tǒng)及方法。利用傳感器控制液壓伺服疲勞試驗機、準(zhǔn)三點彎卡具和應(yīng)變片法測量直管，通過多通道動態(tài)應(yīng)變儀采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算機輸出結(jié)果。該方法測試位置靈活，載荷工況多樣，方法新穎，設(shè)計合理，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。同時多通道動態(tài)應(yīng)變儀具有低漂移和低噪聲、頻響寬特點，疲勞試驗機具有試驗條件、試驗參數(shù)可以進行預(yù)設(shè)、測控、自動記錄，試驗出現(xiàn)失效或異常時，自動報警停機等功能，可廣泛應(yīng)用于試驗研究各種復(fù)雜工況下，如地震或管中流體溫度變化等，帶壓直管的多軸棘輪應(yīng)變的演化規(guī)律，并可用于確定直管的棘輪邊界。
文檔編號G01B7/16GK102175136SQ20101060066
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者梅云輝, 陳剛, 陳旭, 高炳軍 申請人:天津大學(xué)