[发明专利]水下耐压结构长时间累积变形的测量装置及方法

权利要求书

1.水下耐压结构长时间累积变形的测量装置，其特征在于：包括相互独立设置的测量单元及修正单元，所述测量单元包括用于模拟深海压力环境的压力筒(1)，待测耐压壳体(2)置于压力筒(1)内，待测耐压壳体(2)内充满液体，且待测耐压壳体(2)通过管路一(3)与位于压力筒(1)外部的容积变化读数器一(4)连通，压力筒(1)连接有注水管路和排水管路，所述注水管路上设有加压泵(5)及控制阀一(6)，压力筒(1)上装有压力表(7)，所述排水管路上设有控制阀二(8)；所述修正单元包括对比耐压壳体(9)，对比耐压壳体(9)内充满液体，且对比耐压壳体(9)通过管路二(10)与位于对比耐压壳体(9)外部的容积变化读数器二(11)连通；所述修正单元中的对比耐压壳体(9)、管路二(10)及容积变化读数器二(11)的结构分别与所述测量单元中的待测耐压壳体(2)、管路一(3)及容积变化读数器一(4)相同。

2.利用权利要求1所述的水下耐压结构长时间累积变形的测量装置进行水下耐压结构长时间累积变形测量的方法，其特征在于，包含以下步骤：

第一步，所述注水管路及所述排水管路均处于关闭状态，在待测耐压壳体(2)不承受静水压力的情况下，记录下容积变化读数器一(4)内自由液面所在的刻度值H₀；

第二步，打开所述注水管路，所述排水管路仍处于关闭状态，通过所述注水管路对压力筒(1)注水施加静水压力，观察压力表(7)读数，当压力筒(1)内压力达到目标压力P₁时，关闭所述注水管路，记录下此时容积变化读数器一(4)内自由液面所在的刻度值H₁；同步调节所述修正单元中容积变化读数器二(11)的自由液面处于刻度值H₁位置；

第三步，保持压力筒(1)的压力处于目标压力P₁下t₁时间后，记录下此时容积变化读数器一(4)内自由液面所在的刻度值H₂和容积变化读数器二(11)内自由液面所在的刻度值H₃；

第四步，计算待测耐压壳体(2)处于恒定静水压力P₁下t₁时间后的容积变化值△V₁′：用第三步测得的刻度值H₂与第二步测得的刻度值H₁的差值乘以容积变化读数器一(4)的截面积；

第五步，对第四步计算得到的容积变化值△V₁′进行修正：计算对比耐压壳体(9)在不承受静水外压的情况下经过t₁时间后由温度变化导致的容积变化值△V₁″，即用刻度值H₃与刻度值H₁的差值乘以容积变化读数器二(11)的截面积；△V₁′与△V₁″的差值即为完全由静水压力P₁导致的随时间t₁累积的容积变化值△V₁；

第六步，每隔一定的时间t_i重复上述第三步骤至第五步骤，得到一组静水压力P₁下的由容积变化值△V_i和对应的时间t_i组成的数据；

第七步，对第六步中测得的一组数据(△V_i，t_i)采用数学方法进行拟合，得出待测耐压壳体(2)在静水压力P₁下随时间累积的容积变化与时间的关系函数，根据待测耐压壳体(2)结构参数与容积的几何关系以及待测耐压壳体(2)的材料本构关系，可换算出相应的t_i时间时待测耐压壳体(2)的结构变形值、应变、应力，由此得到待测耐压壳体(2)的结构变形值、应变、应力在静水压力P₁下随时间的变化规律。

3.按权利要求2所述的水下耐压结构长时间累积变形的测量方法，其特征在于：改变所述静水压力P₁至P₂、P₃……Pn，重复所述第二至第七步骤，得到不同静水压力下待测耐压壳体(2)的容积、结构变形值、应变、应力随时间的变化规律。

4.按权利要求3所述的水下耐压结构长时间累积变形的测量装置，其特征在于：取待测耐压壳体(2)在至少两种静水压力下的容积与时间构成的组数据，通过数学方法拟合出待测耐压壳体(2)所用材料的蠕变规律。