[发明专利]双层管整体屈曲模拟实验装置和方法

权利要求书

1.一种双层管整体屈曲模拟实验装置，其特征在于，所述实验装置包括：

底座；

双层管，其设置在底座上，所述双层管由内管和间隔套设在内管之外的外管组成，所述双层管的末端固定，所述内、外管的前端通过内外管耦合轴向加载装置连接，所述内管和外管上分别贴设有多组应变片；

一个轴向加载装置，其可轴向滑动地连接在所述底座上，所述轴向加载装置与所述内管的前端连接，所述轴向加载装置与所述内管之间连接有压力传感器；

两个侧向加载装置，其分别位于所述双层管的两侧，两个侧向加载装置错开设置。

2.根据权利要求1所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，其特征在于，所述轴向加载装置包括：

轴向加载底座，其连接在所述底座上；

第一螺母座，其连接在所述轴向加载底座上；

螺杆，其可转动地连接在所述第一螺母座上，且所述螺杆通过所述压力传感器与所述内管连接，所述内管在周向上固定；

第一转盘，其连接在所述螺杆远离所述内管的一端。

3.根据权利要求2所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，其特征在于，所述内外管耦合轴向加载装置包括连接板和分别连接在连接板两端的螺杆连接件；所述外管固定连接在所述连接板的中央位置，所述螺杆连接件具有螺杆件和固定件，螺杆件的一端固定连接固定件，另一端连接在连接板上，所述固定件的另一端与所述轴向加载底座固定连接。

4.根据权利要求2所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，其特征在于，所述底座上对应所述轴向加载底座的两端位置处分别设有第一导杆，第一导杆与所述双层管平行；所述轴向加载底座的两端分别设有第一抱紧装置，第一抱紧装置可轴向移动地抱紧第一导杆。

5.根据权利要求4所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，其特征在于，每个所述第一抱紧装置包括一个第一压板和两个第一卡板，所述第一压板压设在第一导杆上，两个第一卡板则分别连接在第一导杆的两侧，且每个第一卡板通过螺栓连接在第一压板的底面上。

6.根据权利要求1所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，其特征在于，所述双层管的末端设有紧固组件，所述紧固组件包括抱箍、顶板、托板和两个第二抱紧装置，所述托板连接在两个第二抱紧装置之间，所述顶板垂直连接在托板的末端，所述底座上对应每个第二抱紧装置处分别设有第二导杆，第二导杆与所述双层管平行所述第二抱紧装置抱紧连接第二导杆，所述双层管放置在所述托板上，并挡止于所述顶板；所述抱箍抱紧所述双层管，并连接在所述托板上。

7.根据权利要求6所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，其特征在于，每个所述第二抱紧装置包括一个第二压板和两个第二卡板，所述托板连接在两个第二压板之间，且每个第二压板压设在第二导杆上，两个第二卡板则分别连接在第二导杆的两侧，且每个第二卡板通过螺栓连接在第二压板的底面上。

8.根据权利要求7所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，其特征在于，所述底座上并在每个所述第二导杆的外侧分别设有与双层管平行的导轨，每个所述第二压板的底面设有卡头，所述卡头卡设在所述导轨上。

9.根据权利要求1所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，其特征在于，每个所述侧向加载装置包括侧向加载底座，所述底座的两侧分别设有与所述双层管平行的滑轨，所述侧向加载底座可整体轴向移动地连接在所述滑轨上。

10.根据权利要求9所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，其特征在于，每个所述侧向加载装置还包括：

第二螺母座和支撑座，其分别连接在所述侧向加载底座的两端上；

丝杠，其一端连接第二转盘，所述丝杠可转动地连接在所述第二螺母座上；

光杆，其一端连接有推板，另一端通过接头连接所述丝杠，所述光杆周向固定，并可位移地连接在所述支撑座上，所述推板面对着所述双层管。

11.根据权利要求10所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，其特征在于，每个所述侧向加载装置的底部设有卡头块，所述卡头块卡设在所述滑轨上。

12.根据权利要求1所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，其特征在于，每个所述应变片包括灵敏应变片和温度补偿片。

13.根据权利要求1所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，其特征在于，在所述内管和外管之间安装有垫圈。

14.一种双层管整体屈曲模拟实验方法，其特征在于，所述实验方法包括步骤：

A、提供底座，双层管和轴向加载装置，其中，双层管设置在底座上，所述双层管由内管和间隔套设在内管之外的外管组成，且双层管的末端固定，所述内管和/或外管上贴设有多组应变片；轴向加载装置可轴向滑动地连接在所述底座上，所述轴向加载装置与所述内管的前端连接，所述轴向加载装置与所述内管之间连接有压力传感器；

B、校准，使内管的初始轴力调整为零；

C、通过轴向加载装置缓慢地对双层管的内管加载，记录双层管的轴力，轴端位移和应变；

D、当轴向加载装置所施加的轴力到达第一临界轴力后，双层管发生正弦屈曲，保持轴向加载装置的施压，记录正弦屈曲发生时的轴力、轴端位移及各应变，同时记录该第一临界轴力；

E、每隔一定的加载力，记录轴力、轴端位移及各应变，观察双层管的正弦屈曲发展过程；

F、随着轴向加载装置施加的轴力逐渐加大，当该轴力到达第二临界轴力后，双层管发生螺旋屈曲，保持轴向加载装置的施压，此时记录螺旋屈曲发生时的轴力、轴端位移及各应变，同时记录该第二临界轴力；

G、每隔一定的加载力，记录轴力、轴端位移及各应变，观察双层管的螺旋屈曲发展过程；

H、使用侧向加载装置给双层管施加侧向位移，重复实验步骤A-G。