[发明专利]一种简易圆管甩击装置有效
申请号: | 201510050014.9 | 申请日: | 2015-01-30 |
公开(公告)号: | CN104634533B | 公开(公告)日: | 2017-02-22 |
发明(设计)人: | 路国运;杨会伟;徐乐;赵燕萍 | 申请(专利权)人: | 太原理工大学 |
主分类号: | G01M7/08 | 分类号: | G01M7/08 |
代理公司: | 太原市科瑞达专利代理有限公司14101 | 代理人: | 江淑兰 |
地址: | 030024 山西*** | 国省代码: | 山西;14 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 简易 圆管 装置 | ||
技术领域
本发明涉及一种简易圆管甩击装置,具体地说,涉及一种圆管甩动撞击圆管的动态试验测试装置,属于动力学实验装置领域。
背景技术
在核电站、石油化工、煤气及民用建筑等重要产业部门,大量输送高能量(高温、高压)液体和气体的压力管网构成这些产业部门的动脉。由于意外事故,物体或爆炸后产生的碎片冲击到圆管上会造成局部破裂和穿透,导致大量有害的液体或气体外泄,形成了环境污染甚至产生爆炸和火灾,造成生命财产的巨大损失。此外,管道一旦破裂,喷射出的高压流体将产生巨大的反作用力,还会造成管道高速度、大范围的甩动,引发连锁性的灾难事故。因此,压力管道受侧向冲击破坏及其后续动力响应对附近管道和设备冲击威害的研究,对于安全生产有着十分重要的工程背景,受到了工程界和应用力学界的高度重视。
关于圆管甩动的塑性动力响应的研究已经取得了一些进展,然而仍有很多问题值得探讨,如圆管甩动时局部凹陷的发展及其影响等。而对于甩动的圆管与圆管结构及其与其它结构和设备的撞击问题,目前只发现有一篇相关的实验及简单的分析报道。对于这一问题尽管已有一些简化分析可用,但两个变形体之间的碰撞将带来更多的耦合效应,使得分析更加复杂并可能出现一些特殊现象。另一方面,管道与管道之间的撞击问题又是一个非常有实际应用前景的研究方向,因此有必要研制一套圆管甩动撞击圆管的动态测试装置,进一步对管道甩动中可能发生的管与管的相撞问题进行研究,分析两管撞击动力响应的特点,研究撞击过程能量分配情况及其分配规律,以评估管道甩动对其它管道的影响。
发明内容
本发明旨在提供一种简易圆管甩击装置,目的是填补高压管道甩动撞击实验的空白,对高压管道断裂后甩动过程中可能发生的管与管的相撞现象进行实验测试,为两管撞击动力响应的研究提供实验条件,以评估管道甩动对其它管道的影响。
本发明提供了一种简易圆管甩击装置,包括主动管、从动管、加载装置、支承装置和测量装置五部分,其中主动管一端通过铰接方式与支承装置连接,另一端与加载装置连接,加载装置可使主动管以一定速度绕其铰支端转动,从动管两端固定于支承装置,并与主动管正交;高速甩动的主动管撞击从动管,通过分布在周围的测量装置记录撞击结果。
所述支承装置包括槽钢平台、主动管支座、从动管支座、轴承、辊轴、夹具,所述槽钢平台上设有若干条螺栓槽,主动管支座和从动管支座分别通过螺栓固定在槽钢平台上方,主动管通过轴承与主动管支座连接,从动管通过夹具固定在从动管支座上,所述夹具包括两块方形板,方形板底部中间开有半圆形凹槽,与相对应的固定支座上方的半圆形凹槽夹持从动管两端或主动管两端的轴承,夹具两端开有圆孔,通过螺栓固定于支座上;
所述加载装置由提升装置、快速解锁装置、弹簧装置组成,所述提升装置包括电机、定滑轮、导轨、导轨固定支架和拉索,电机和导轨固定支架通过螺栓固定在槽钢平台上,定滑轮固定在导轨顶端,电机通过定滑轮、快速解锁装置连接主动管自由端上部,可将主动管自由端提升一定高度,再通过快速解锁装置进行释放,使主动管自由端掉落。弹簧装置连接主动管自由端下部,可保证快速解锁装置释放后以较高速度绕铰支端甩动。导轨由两根角钢组成,主动管位于两角钢中间,两角钢的间距与主动管外径相同,可保证主动管沿指定路径甩动而不发生偏转,最终撞击从动管指定位置。所述快速解锁装置包括解锁拉绳、弹簧、转轴、锁杆、环形板,快速解锁装置主体为一半圆形孔,孔上方水平段设有内置弹簧,弹簧与锁杆连接,解锁拉绳固定在锁杆端部,孔下方环形板上设有转轴,环形板包括固定段和活动段,环形板的活动段可绕转轴打开或闭合,锁杆在弹簧作用下伸出可将环形板的活动段固定,并保证提升主动管自由端时不发生断裂;锁杆另一端连接解锁拉绳,当提升指定高度时抽动解锁拉绳可以实现迅速解锁,释放主动管自由端,使其在弹簧装置作用下快速绕铰支端甩动。所述弹簧装置由多根强力弹簧组成,通过挂钩形式连接主动管自由端下部与槽钢平台;简易挂钩形式可以实现弹簧安装的快捷方便,同时有利于更换调整弹簧数量,与提升高度相配合来提供不同量级的载荷,从而实现主动管以不同速度甩动。
所述测量装置由高速摄像机、应变片、动态应变仪、示波器、激光测速器组成;可分布于槽钢平台周围,用于记录撞击结果数据。其中激光测速器位于水平主动管两侧,与从动管上表面高度相同,用以记录撞击时主动管的冲击速度。高速摄像机位于从动管外侧,用以记录撞击过程从动管的变形情况。从动管中部上方及侧面均贴有应变片,连接动态应变仪与示波器,可以测量破坏位置周围的应变,从而进一步分析破坏程度。
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