[发明专利]直管多轴棘轮应变测试系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多轴循环载荷作用下，测试直管道各位置棘轮应变随时间演化的方法，属于直管多轴棘轮应变测试系统及方法。

背景技术

目前国内外在测试直管材料受多轴循环载荷作用下的棘轮应变演化中，还多是对管道材料棒材或板材标准试样进行多轴棘轮应变的测试，主要是利用引伸计法等。但是这种方法存在很多问题，首先它只考虑材料本身受载后的棘轮行为，未能有效的用来研究结构对多轴棘轮效应的影响，另外它的加载工况及类型均受局限，而且引伸计的定位固定与标定工作都较复杂，操作不当极易产生测量数据不准确等。所以它们不能真实准确的模拟直管在一次应力和二次应力组合下直管各处的棘轮应变的累积过程，因此其适用性较差。另外还采用激振装置如振动台来，利用惯性力提供弯曲载荷。虽然它能对直管结构进行直接加载研究，但是这种方法，提供的载荷范围偏小，加载类型单一，受自身局限较大。最近几年虽有学者也提出过应变片法测试直管的多轴棘轮效应，但是由于数据采集精度不够高，测试通道有限和测试位置定位不准等局限性，导致测试程序复杂且结果不准确。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能准确测试直管道在三向应力状态下的棘轮应变演化过程的试验方法。本试验方法优化了以往各种方法，利用微机结合传感器控制液压伺服疲劳试验机的施加载荷F和输出压力P来提供各种复杂载荷工况，并采用应变片法测量直管受复杂载荷工况下的实时多轴棘轮行为。其中，输出压力P导致的直管试样中的轴向法应力与环向应力之间关系可如下：

σz=P×D4×t---(1)]]>

σθ=P×D2×t---(2)]]>

其中，σ_z为内压产生的轴向法应力；σ_θ为内压产生的环向应力；P表示试验机提供试验设计内压值；D为直管试样的外径；t代表直管试样的壁厚。

该方法测试位置灵活，载荷工况多样，方法新颖，设计合理，数据准确可靠。同时多通道动态应变仪具有低漂移和低噪声、频响宽特点，疲劳试验机具有试验条件、试验参数可以进行预设、测控、自动记录，试验出现失效或异常时，自动报警停机等功能，可广泛应用于试验研究各种复杂工况下，如地震或管中流体温度变化等，带压直管的多轴棘轮应变的演化规律，并可用于确定直管的棘轮边界。

本发明的技术方案如下：

本发明的直管多轴棘轮测试系统，利用传感器控制液压伺服疲劳试验机、准三点弯卡具和应变片法测量直管，通过多通道动态应变仪采集数据，经过计算机输出结果。

所述的传感器控制液压伺服疲劳试验机包括油压机，试验机加载上卡头，下卡头及输油软管；传感器控制液压伺服疲劳试验机实现不同内压及弯矩的组合工况加载，并且试验条件、试验参数能够进行预设、测控、自动记录，试验出现失效或异常时自动报警停机。

所述的直管为：在一根直管的两端设置有两个直管管堵；其中一根完全封闭；另一端直管管堵沿管轴向中心位置设置有一螺纹通孔，用作通油口；灌满油后，将通油口与三通接头一端螺纹连接，在三通接头处安装压力表实时观察直管管内压力情况，三通接头另一侧与输油设备连接。