[发明专利]拉伸和弯曲叠加变形工况下的抽油光杆疲劳性能实验平台

说明书

本发明公开了一种拉伸和弯曲叠加变形工况下的抽油光杆疲劳性能实验平台，包括主体框架、加载系统、测量系统和控制系统，所述加载系统还包括侧向挤压装置，在所述侧向挤压装置正对面的主体框架上还设有多组摄像单元，所述侧向挤压装置的端部设有挤压弧板，所述挤压弧板的外表面与所述抽油光杆试样外圆面贴合，所述挤压弧板可自行调节与抽油光杆试样外表面的接触位置。本发明的拉伸和弯曲叠加变形工况下的抽油光杆疲劳性能实验平台，可在实验条件和实验过程严格可控可调的条件下，很好地模拟抽油光杆实际拉伸和弯曲叠加变形下的疲劳性能，为抽油光杆的选用、寿命预测以及井场管理提供可靠的实验平台。

技术领域

本发明涉及抽油光杆疲劳性能实验设备，尤其涉及一种拉伸和弯曲叠加变形工况下的抽油光杆疲劳性能实验平台。

背景技术

作为当前国内外的主要采油方式，人工举升采油的关键部件抽油光杆面临着日渐复杂的服役环境。对于抽油光杆来说，由于存在深井、超深井和斜井，井口对中不理想等问题，使得服役过程中抽油光杆同时需要承受轴向拉-拉交变载荷和弯曲交变载荷，其破坏应力以拉应力为主，特别是光杆表面外凸弯曲的一侧承受更为苛刻的叠加拉应力作用，是疲劳失效发生的优先位置。

但是在抽油光杆疲劳性能检测和评价设备方面，目前存在的问题还较严重：实验室环境中主要以标准疲劳试验机为主，标准的疲劳试验机通常由主体框架、加载系统、测量系统和控制系统组成，利用加载系统可以实现对材料试样在不同循环载荷条件下的加载，利用测量系统可以实时获得材料试样所承受的载荷和位移等变量，而控制系统则可以实现整个疲劳试验机在设定条件下的精确运行，进而获得抽油光杆在不同条件下的疲劳寿命和疲劳极限等疲劳性能指标，但是在抽油光杆的疲劳性能检测方面仍存在较为简单的情况，如单一评价抽油光杆的轴向拉-拉疲劳性能，或单一评价其旋转弯曲疲劳性能，或者将两者分别得到的结果综合进行一定的理论分析计算；现场实验方面，主要以对失效抽油光杆试样进行后期分析统计和归纳，来评价抽油光杆的疲劳性能，少数情况下可以进行少量的现场实验。而现有的标准疲劳试验机获得的数据与实际抽油光杆拉-弯叠加变形下疲劳的差距较大，极为有限的现场实验或者实际失效试样的统计分析，无论是数量还是工况的控制，都很难满足实际需要。可见，以上针对抽油光杆在拉伸和弯曲叠加变形工况下的疲劳性能测试，与抽油光杆的实际工况差异较大。

因此，有待开发一种基于抽油光杆的拉伸和弯曲叠加变形工况，在实验条件可严格控制和调整的条件下，进行抽油光杆疲劳性能测试的实验平台，来有效监控和测试不同材质及工艺条件下的抽油光杆的疲劳性能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种拉伸和弯曲叠加变形工况下的抽油光杆疲劳性能实验平台，在实验条件和实验过程严格可控可调的条件下，很好地模拟抽油光杆实际拉伸和弯曲叠加变形的疲劳性能，为抽油光杆的选用、寿命预测以及井场管理提供可靠的实验平台。

按照本发明提供的拉伸和弯曲叠加变形工况下的抽油光杆疲劳性能实验平台，采用的主要技术方案为：

包括主体框架、加载系统、测量系统和控制系统，主体框架的上部设有移动横梁，主体框架的下部设有固定横梁，所述移动横梁的下方固定安装有与所述抽油光杆试样连接的上夹持组件，所述加载系统还包括侧向挤压装置，所述主体框架的侧面设有可在竖直方向上下移动的所述侧向挤压装置，在所述侧向挤压装置的正对面主体框架上还设有多组摄像单元，所述移动横梁与抽油光杆试样的上夹持组件之间设有第一伺服加载机构，所述侧向挤压装置内置第二伺服加载机构，所述侧向挤压装置的端部设有挤压弧板，所述挤压弧板的外表面与所述抽油光杆试样外圆面贴合，所述挤压弧板可自行调节与抽油光杆外表面的接触位置。所述侧向挤压装置可在竖直方向上下移动，使得抽油光杆的弯曲部位根据需要实现调整；第一伺服加载机构和第二伺服加载机构可以根据设定的条件在抽油光杆试样上实现相应交变应力的施加。

本发明还采用如下附属技术方案：