[发明专利]一种充压管道瞬态甩动行为的测量实验方法

说明书

本发明公开一种充压管道瞬态甩动行为的测量实验方法，该实验方法采用充压管道瞬态甩动行为的测量试验装置，该装置包括管道、充压组件、泄压组件以及数据采集组件；该实验方法包括以下步骤：开启水泵向高压罐内供水，进水量达到设定值后停止进水；然后，开启高压气体充压机向高压罐内充压，当管道内部压力达到爆破片的爆破压力时，爆破片发生破裂并泄放流体，管道此刻因受喷射流体的反作用力发生甩动；同时，通过高速摄相机、DIC、压力传感器和电磁流量计等记录相关数据，动态采集仪获取数据同步显示并存储于计算机终端。本发明可实现对三维空间内管道因破裂引起的瞬态甩动行为进行准确、便捷地测定，为力学分析模型建立、管道设计等提供依据。

技术领域

本发明涉及一种充压管道意外破裂导致甩动行为的实验方法，尤其涉及一种充压管道瞬态甩动行为的测量实验方法。

背景技术

管道在内压作用下因意外撞击、爆炸碎片侵袭或腐蚀缺陷导致介质泄漏而产生的强烈甩动行为是关乎单根管道和整体管网安全性的重要工程问题，是力学分析模型建立、管道设计和灾害预测的重要依据。现有技术中，尚无成熟的、专用于管道甩动行为识别和测量的试验装置及方法。实验人员在测试管道甩动行为的试验过程中，通常借用类似悬臂梁端部加载的静力实验方法开展，此类试验通过一个垂直于管道跨度方向的加载装置缓慢施压于管道端部壁面，并在加载过程中记录其弯矩-曲率关系。然而，这种实验方法不可避免的忽略惯性效应，使得结构效应与真实的瞬态甩动响应差别太大，并且无法充分考察管道内介质逃逸导致的管道内压力骤减引发的管道抗弯性能改变和管道端部阶跃力随管道大变形效应所导致的幅值和方向的改变，进而导致管道整体响应行为的预测失真和影响因素考察的错误，无法准确反映该类管道甩动行为的主要特征。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种充压管道瞬态甩动行为的测量实验方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种充压管道瞬态甩动行为的测量实验方法，其采用充压管道瞬态甩动行为的测量试验装置，该试验装置包括管道、充压组件、泄压组件以及数据采集组件；

所述管道的一端水平固定于基座上，并向外伸出一段，该端为固定端，且与充压组件连接；所述管道的另一端为甩动端，且与泄压组件连接；

所述充压组件包括高压罐、水泵和高压气体充压机，高压罐的下部出口通过第一高压软管与管道的固定端相连通，在第一高压软管上设置有第一气动高压球阀、减压阀、第二气动高压球阀、第一压力传感器和第一电磁流量计；高压罐的下部进口通过第二高压软管与水泵连接，在第二高压软管上设置有第二电磁流量计；高压罐的上部进口通过第三高压软管与高压气体充压机连接；

所述泄压组件包括高强连接管，高强连接管的一端与管道的甩动端相连通，高强连接管的另一端弯曲90°，并连接爆破片；

所述数据采集组件包括第一高速摄相机、第一非接触式三维应变光学测量系统、第二高速摄相机、第二非接触式三维应变光学测量系统以及动态采集仪和计算机终端；所述第一高速摄相机和第一非接触式三维应变光学测量系统布置在管道的正前方，第二高速摄相机和第二非接触式三维应变光学测量系统布置在管道的正上方；

所述管道分别在朝向第一非接触式三维应变光学测量系统和第二非接触式三维应变光学测量系统的外表面且沿管道轴线方向间隔设置有若干标记点；

所述第一气动高压球阀、第二气动高压球阀、第一压力传感器、第一电磁流量计、第二电磁流量计、第一高速摄相机、第二高速摄相机、第一非接触式三维应变光学测量系统和第二非接触式三维应变光学测量系统分别通过信号线与动态采集仪和计算机终端连接；

所述高强连接管上还连接有第二压力传感器，第二压力传感器通过信号线与动态采集仪连接；

所述高压罐上还配置有第三压力传感器，第三压力传感器通过信号线与动态采集仪和计算机终端连接；

该实验方法具体包括以下步骤：