[发明专利]一种钻具螺纹动态疲劳模拟测试装置及方法

权利要求书

1.一种钻具螺纹动态疲劳模拟测试装置，其特征在于：包括底座(1)、设于底座(1)中心的微调升降装置(2)、设于微调升降装置(2)上的激振器(3)、设于激振器(3)上方的底板(5)、设于底板(5)上方的顶板(13)、设于底板(5)中心的滑动轴承(6)、下连接柱(8)安装在滑动轴承(6)中，激振器(3)的顶杆(4)与下连接柱(8)的光杆下端面相接触、设于底板(5)下端面的游标卡尺(15)、设于顶板(13)中心的上连接柱(11)、设于底板(5)与下连接柱(8)之间的弹簧(7)、设于上连接柱(11)上部的拉伸螺母(14)、设于上连接柱(11)下部的压缩螺母(12)、设于顶板(13)和底板(5)和底座(1)之间的支撑柱(17)、上连接柱(11)与下连接柱(8)之间安装有试样(9)，试样(9)中部螺纹连接处外壁贴有应变片(10)、激振器(3)和应变片(10)通过电线连接测量与控制主机(16)；所述激振器(3)的顶杆(4)与下连接柱(8)的下端面接触，并通过测量与控制主机(16)控制激振器(3)输出实验要求的激振频率和激振力，驱动顶杆(4)向试样(9)加载动态激励；所述的测量与控制主机(16)集成了信号接收与处理元件，可实现对应变、激振力、激振频率实时监控和数据记录。

2.如权利要求1所述的一种钻具螺纹动态疲劳模拟测试装置，其特征在于：所述弹簧(7)套装在下连接柱(8)的光杆上，弹簧(7)的上端与下连接柱(8)下端通过螺栓固定，弹簧(7)下端与底板(5)通过螺栓固定、所述弹簧(7)在加载静载荷后，能满足下连接柱(8)的光杆下端面始终处于底板(5)下方并且能与顶杆(4)保持有效接触。

3.如权利要求1所述的一种钻具螺纹动态疲劳模拟测试装置，其特征在于：所述的拉伸螺母(14)和压缩螺母(12)分别安装在上连接柱(11)的顶板(13)以上和上连接柱(11)的顶板(13)以下，通过手动调节螺母实现实验所需的静载荷。

4.如权利要求1所述的一种钻具螺纹动态疲劳模拟测试装置，其特征在于：所述游标卡尺(15)的上测量爪与底板(5)下端面焊接连接、下测量爪可在卡尺上游动。

5.如权利要求1所述的一种钻具螺纹动态疲劳模拟测试装置，其特征在于：通过调节微调升降装置(2)，可使顶杆(4)与下连接柱(8)的底面保持有效接触。

6.如权利要求1所述的一种钻具螺纹动态疲劳模拟测试装置，其特征在于：所述底板(5)的中心安装有滑动轴承(6)，下连接柱(8)的下端安装在滑动轴承(6)中。

7.采用如权利要求1所述的一种钻具螺纹动态疲劳模拟测试装置的试验方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、测量并记录弹簧(7)在空载条件下游标卡尺(15)的读数；

步骤二、计算达到实验要求静载荷所需的弹簧(7)的应变量；

步骤三、将加工好的试样(9)安装在上连接柱(11)和下连接柱(8)之间；

步骤四、将应变片(10)贴于试样中部螺纹连接处外壁，并通过电线与测量与控制主机(16)连接；

步骤五、调节拉伸螺母(14)或压缩螺母(12)，同时观察游标卡尺(15)的读数，当游标卡尺(15)的前后读数差达到所需弹簧(7)的应变量时，停止加载；

步骤六、调节微调升降装置(2)，使顶杆(4)与下连接柱(8)下端的光杆底面保持接触；

步骤七、通过测量与控制主机(16)控制激振器(3)输出实验要求的激振频率和激振力，驱动顶杆(4)向试样(9)施加动态激励；

步骤八、通过测量与控制主机(16)实时监测并记录激振力、激振频率和应变数据，在实验结束后，对试样(9)进行裂纹检测和断口形貌分析。