[发明专利]井筒内管柱压扭屈曲模拟实验装置及其实验方法

权利要求书

1.一种井筒内管柱压扭屈曲模拟实验装置，其特征在于：这种井筒内管柱压扭屈曲模拟实验装置包括轴向压力加载装置（1）、扭矩加载装置（2）、夹持装置（3）、外管（4）、静态管柱试件、固定接头（7）、受载装置（6），轴向压力加载装置（1）固定于第一底座（14）上，轴向压力加载装置（1）连接扭矩加载装置（2），扭矩加载装置（2）滑动连接于第二底座（27）上，静态管柱试件设置于外管（4）内，外管（4）由至少一个夹持装置（3）夹持，静态管柱试件两端分别通过固定接头（7）连接在扭矩加载装置（2）和受载装置（6）之间；轴向压力加载装置（1）设置有第一压力传感器（12）和拉线传感器（13），扭矩加载装置（2）包括动态扭矩传感器（23）和角位移传感器（24），第一压力传感器（12）连接扭矩加载装置（2）的减速器（22），拉线传感器拉线连接在减速器底座（25）上；受载装置（6）包括第三底座（61）、静态扭矩传感器（62）、第二压力传感器（63）、前挡板（64）、后挡板（67），第三底座（61）上设置导轨（9），前挡板（64）通过小轴承安装在小轴承座上，小轴承座通过导轨滑块与导轨（9）滑动连接，后挡板（67）通过导轨滑块与导轨（9）滑动连接，前挡板（64）通过连接杆与相应的固定接头（7）连接，静态扭矩传感器（62）一端与前挡板（64）键连接，静态扭矩传感器（62）另一端固定在后挡板（67）上，后挡板（67）另一侧连接第二压力传感器（63），第二压力传感器（63）与第三底座（61）固定连接，前挡板（64）与后挡板（67）之间设置有大轴承（66）；所述的轴向压力加载装置（1）包括推杆电机（11）、第一压力传感器（12）、拉线传感器（13），推杆电机（11）一端固定在第一底座（14）的立柱上，推杆电机（11）机身通过框架式固定夹（15）固定，推杆电机（11）输出端通过连接件（16）连接第一压力传感器（12），第一压力传感器（12）的另一端通过变扣（10）连接所述的减速器（22）；拉线传感器（13）固定在第一底座（14）上，第一底座（14）后端具有沿宽度方向的条形透槽（17）。

2.根据权利要求1所述的井筒内管柱压扭屈曲模拟实验装置，其特征在于：所述的扭矩加载装置（2）包括伺服电机（21）、减速器（22）、动态扭矩传感器（23）、角位移传感器（24），伺服电机（21）连接减速器（22），减速器（22）安装在减速器底座（25）上，减速器底座（25）通过导轨滑块与第二底座（27）上设置的导轨（9）滑动连接，动态扭矩传感器（23）安装在动态扭矩传感器底座（26）上，动态扭矩传感器底座（26）也通过导轨滑块与第二底座（27）滑动连接，减速器（22）连接联轴器（5）；角位移传感器（24）通过支架固定在动态扭矩传感器底座（26）上，角位移传感器（24）与支架活动连接，角位移传感器（24）测量端搭接在联轴器（5）的外壁上；联轴器（5）与其相应设置的固定接头（7）连接，第二底座（27）前端具有连接板，第二底座（27）与第一底座（14）通过所述的条形透槽（17）和连接板由螺栓固定连接。

3.根据权利要求2所述的井筒内管柱压扭屈曲模拟实验装置，其特征在于：所述的夹持装置（3）包括夹持底座（31）、夹持体、手柄（34），手柄（34）由手轮和螺杆螺纹连接构成，夹持体具有下部固定部（32）和上部开合部（33），上部开合部（33）与下部固定部（32）在一侧通过销轴活动连接，上部开合部（33）扣合在下部固定部（32）上时构成圆形空腔，上部开合部（33）与下部固定部（32）在另一侧均具有一对连接块，下部固定部（32）的一对连接块具有销孔，手柄（34）下部的螺杆也有销孔，手柄（34）从两对连接块中间通过，固定轴（35）依次穿过各个销孔，手柄（34）上部压在上部开合部（33）的一对连接块上将两对连接块固定在一起。

4.根据权利要求3所述的井筒内管柱压扭屈曲模拟实验装置，其特征在于：所述的固定接头（7）包括由自紧夹头（71）和转换器（72）连接构成，转换器（72）上还设置有调节螺钉（73），通过在转换器（72）上安装、卸下调节螺钉（73）分别实现所述管柱试件的固定连接与铰支连接。

5.根据权利要求4所述的井筒内管柱压扭屈曲模拟实验装置，其特征在于：所述的后挡板（67）一侧具有多个水平柱（68），各水平柱（68）的端部均固定一个连接环（69）上，后挡板（67）另一侧设置变扣（10）。