[发明专利]一种用于测试深水网箱浮架结构力学性能的试验设备

说明书

本发明公开了一种用于测试深水网箱浮架结构力学性能的试验设备，其包括防护架、升降施力装置、力学传感器、施力架、夹具架和计算机，防护架内设有实验空间，实验空间的内底面为水平工作面，夹具架固定设在水平工作面上，夹具架用于固定待测试包含有工字架与浮管的浮架结构的两端，升降施力装置安装在防护架的上端，施力架设在升降施力装置上，以通过施力架对浮架结构的工字架位置、浮管位置或者焊接位置施加向下的载荷力、向上的载荷力或者上下振动力，力学传感器设在施力架与升降施力装置的下活动端之间，计算机接收力学传感器输出的载荷信号，计算机还接收升降施力装置的升降位移信号。本发明可对网箱浮架结构开展力学性能的试验。

技术领域

本发明涉及一种用于测试深水网箱浮架结构力学性能的试验设备。

背景技术

高密度聚乙烯(HDPE)重力式网箱具有性价比高、养殖容量大等优势，为了减轻近岸环境压力不断向深远海域发展，网箱系统可能由于无法承受波浪环境的过大载荷而屈服变形，尤其在面对超强台风侵袭时塑性屈服现象依然较严重。

其中，浮架结构为网箱系统的关键受力构件，浮架结构的失效将导致整个网箱系统的破坏，因此，设计及应用试验设备测定浮架结构的力学性能具有重要的理论价值和应用价值。

海上网箱作业过程中，在持续的波浪载荷作用下，网箱的浮架结构的塑性破坏通常发生在系泊处、焊缝处、浮管与工字架的联接处，工字架与双浮管的联接设置对网箱的力学性能影响较大，对工字架与浮管组装成的联接结构的强度进行测试即可获得浮架结构的实际结构强度。

而，目前对于网箱的浮架结构的测试只是对其中的浮管材料进行力学性能测试，测试时会将浮管加工为标准试样。而在将整体的浮管加工成标准试样的过程中会容易在浮管表面产生划痕、扭曲凹陷及缺口，这些会引起应力集中影响测试结果。且上述的测试只能对浮管进行测试，而不能对未经机加工的浮架结构的力学性能进行测试。且流固耦合及水动力试验因很难满足刚度相似条件而几乎无法直观模拟网箱塑性变形。

作业网箱系统长期承受波浪动态缓冲力的影响，尤其在台风期高振幅、高频率交变应力作用下的结构疲劳更需要评估校准。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种用于测试深水网箱浮架结构力学性能的试验设备，其可对网箱浮架结构开展力学性能的试验。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于测试深水网箱浮架结构力学性能的试验设备，其特征在于：包括防护架、升降施力装置、力学传感器、施力架、夹具架和计算机，防护架内设有实验空间，实验空间的内底面为水平工作面，夹具架固定设在水平工作面上，且夹具架的位置可调节，夹具架用于固定待测试包含有工字架与浮管的浮架结构的两端，升降施力装置安装在防护架的上端，且升降施力装置可前后左右调节，施力架设在升降施力装置的下活动端，由升降施力装置带动施力架作升降运动，以通过施力架对浮架结构的工字架位置、浮管位置或者焊接位置施加向下的载荷力、向上的载荷力或者上下振动力，力学传感器设在施力架与升降施力装置的下活动端之间，用于测得作用在施力架上的力，计算机接收力学传感器输出的载荷信号，计算机还接收升降施力装置的升降位移信号。

本发明的试验设备还包括横梁，横梁通过前后滑动滚轮可前后调节安装在防护架的上边，升降施力装置通过左右滑动滚轮可左右调节安装在横梁上。本发明通过横梁及其上的前后滑动滚轮实现前后调节。

其中，升降施力装置包括气缸，气缸通过左右滑动滚轮可左右调节的安装在防护架的上端，气缸竖直向下。本发明通过左右滑动滚轮实现左右调节。

进一步的，在水平工作面上设有若干个固定螺纹孔，在水平工作面上面设有多个压杆，压杆通过固定螺栓固定在固定螺纹孔上，压杆的一端部压在夹具架的下边框上。压杆的设置实现了夹具架的位置可调节。

其中，夹具架包括两个固定架，两个固定架分别用于固定浮管的两端。