[发明专利]单向驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置及实验方法

摘要

本发明涉及一种单向驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置，包括：管道支撑系统、管道扩撑系统、DIC测试系统；管道支撑系统对实验管段的两端进行支撑；管道扩撑系统的内端面与实验管段的轴向中面重合；管道扩撑系统由拉杆或者丝杠驱动对实验管段进行扩撑，引起实验管段断裂；DIC测试系统对实验管段的断裂过程进行实时观测。相对于现有技术，本发明具实验试样采用全尺寸管道试样，直接从管道上截取，减小尺寸误差、约束误差等，保证数据的可靠性；实验采用液压缸或者电动机驱动装置，降低工作风险，减少成本；实验过程中，通过控制拉杆和丝杠的运动速度，可以控制扇形块的张开速度，同时控制裂纹的扩展速度，保证所得数据的精确性。

主权项

1.一种单向驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置，包括：管道支撑系统、管道扩撑系统、DIC测试系统；其特征在于，实验管段的侧壁开设有轴向穿透预制裂纹，预制裂纹关于实验管段的轴向中面对称；管道支撑系统对实验管段的两端进行支撑；管道扩撑系统的内端面与实验管段的轴向中面重合；管道扩撑系统由拉杆驱动对实验管段的侧壁进行扩撑，引起实验管段断裂；DIC测试系统对实验管段的断裂过程进行实时观测；管道支撑系统，包括：左上卡圈、左下卡圈、右上卡圈、右下卡圈、橡胶卡圈；左上卡圈、左下卡圈位于实验管段的左端，左上卡圈由内向外依次包括左上橡胶圈、左上金属圈，左下卡圈由内向外依次包括左下橡胶圈、左下金属圈；左上卡圈、左下卡圈通过螺栓将实验管段的左端固定；右上卡圈、右下卡圈位于实验管段的右端，右上卡圈由内向外依次包括右上橡胶圈、右上金属圈，右下卡圈由内向外依次包括右下橡胶圈、右下金属圈，右上卡圈、右下卡圈通过螺栓将实验管段的右端固定；左上卡圈、左下卡圈与右上卡圈、右下卡圈相对于实验管段径向中面完全对称；橡胶卡圈通过螺钉固定于实验管段的右端内壁上；管道扩撑系统，包括：八块扇形块、弹性卡圈、锥形块；八块扇形块组合形成内壁为锥形通孔的圆柱体，圆柱体的侧壁开设设三圈凹槽，三圈凹槽沿圆柱体的轴向均匀分布；凹槽内设弹性卡圈，弹性卡圈将扇形块互相连接；圆柱体的外壁与实验管段的内壁紧密接触；锥形通孔朝内的一端直径大、朝外的一端直径小；锥形块沿中轴线穿过锥形通孔，锥形块的长度小于锥形通孔的长度；锥形块为圆台，内端面为大口径端；锥形块与锥形通孔形状相互配合；拉杆沿中轴线穿过锥形块，拉杆内端通过第一固定螺母固定于锥形块上，拉杆外端与液压装置相连，由液压装置牵引使管道扩撑系统运动；DIC测试系统，包括：计算机、光源、图像采集器；光源对称放置在实验管段预制裂纹的上下两侧，图像采集器安置在预制裂纹正前侧，图像采集器完全录制裂纹的扩展过程，图像采集器与计算机相连，图像采集器采集的信息传输到计算机中进行分析计算。