[发明专利]一种高温下封隔器胶筒接触应力测试装置及方法

权利要求书

1.一种高温下封隔器胶筒接触应力测试装置，其特征是包括试验套管、封 隔器胶筒、高温箱、加载装置、加载杆、横梁、压力传感器、应变分析仪、应 变数据分析计算机和支撑体；其中：试验套管被设置在底部加固封闭的实验套 管内；实验套管连同其内的封隔器胶筒被设置在高温箱内，高温箱内设置加热 器，高温箱的外壁设置保温材料，高温箱的上部贯穿有加载杆，加载杆连接在 其上方的横梁上，加载杆与横梁之间连接有压力传感器，横梁与高温箱外部的 支撑体连接，加载杆与实验套管内的封隔器胶筒构成纵向挤压配合；应变分析 仪带有多个应变片，多个应变片被间隔粘贴在实验套管的外壁上，应变片通过 耐高温导线与应变分析仪连接，应变分析仪与应变数据分析计算机建立连接； 所述的加载装置设置在横梁与支撑体之间，或者是设置在横梁与加载杆之间， 或者是设置在实验套管底部与高温箱底部之间，或者是通过贯穿高温箱底部的 支撑杆连接在实验套管底部与支撑体之间。

2.根据权利要求1所述的高温下封隔器胶筒接触应力测试装置，其特征是： 所述的加载装置是由交流伺服电机和驱动滚珠丝杆组成的直线驱动电机。

3.根据权利要求2所述的高温下封隔器胶筒接触应力测试装置，其特征是： 高温箱采用热电偶作为加热器，并与温控仪连接实现自动控温；高温箱箱体前 面开有活动门，门边采用耐高温氟橡胶密封；高温箱上、下需要贯穿加载杆时 或支撑杆时，其圆孔采用耐高温石棉纱密封。

4.根据权利要求3所述的高温下封隔器胶筒接触应力测试装置，其特征是： 横梁与支撑体采用轨道和滑轮配合连接。

5.按照1-4任一权利要求所述的高温下封隔器胶筒接触应力测试装置的测 试方法，其特征是：设定高温箱内试验温度，试验温度稳定后，通过加载装置 给实验套管内的封隔器胶筒设定加载力和加载力稳定时间，测得封隔胶筒表面 特征点在外载作用力下的应变数据，应变分析仪将采集到的试验数据传输到应 变数据分析计算机上，通过应力数据分析系统计算出应力、应变的大小和分布 规律，以及随温度变化的规律。

6.按照权利要求5所述的高温下封隔器胶筒接触应力测试装置的测试方法， 其特征是所述应力数据分析系统的计算方法如下：

设套管表面有n个测试点，套管内壁作用沿有环向方向的作用力P，作用在 任一测试点i处的接触力P_i，在P_i单独作用下各测试点的应变分别为ε_i，当P连 续分布在测试点1～i上时，则任一测试点i处应变等于各点接触力对i点引起的 应变ε之和，通过有限元方法计算出该值；

设1到15号应变片的应变依次为ε₁×10^-6，ε₂×10^-6，ε₃×10^-6， ε₄×10^-6，.....ε₁₅×10^-6，套筒内部与各应变片对应处的内压分别记为p₁，p₂， p₃......p₁₅，单位为MPa，用以反算封隔器胶筒和实验套管接触应力的 数据矩阵设为J，记J的逆矩阵为J^-1，且

令{ε}＝[ε₁ε₂ε₃ε₄ε₅ε₆ε₇ε₈ε₉ε₁₀ε₁₁ε₁₂ε₁₃ε₁₄ε₁₅]^T

{p}＝[p₁p₂p₃p₄p₅p₆p₇p₈p₉p₁₀p₁₁p₁₂p₁₃p₁₄p₁₅]^T

则{p}＝J^-1{ε}

将试验测得应变数值代入上式，即可算得对应应变片处的套筒内壁压应力。