[发明专利]一种测试管材抗外压压溃性能的试验装置及方法

权利要求书

1.一种测试管材抗外压压溃性能的试验装置，其特征在于，包括测试腔(1)、压力囊(8)、恒温装置、加压装置、监测装置、试样(4)和试样夹具(5)；测试腔(1)为两端开口的中空管状，压力囊(8)沿测试腔(1)的内壁设置一周，压力囊(8)的中间形成长条形空间，试样(4)设置在长条形空间内，试样夹具(5)设置在试样(4)两端；恒温装置连接试样夹具(5)，加压装置连接压力囊(8)，监测装置连接试样夹具(5)。

2.根据权利要求1所述的一种测试管材抗外压压溃性能的试验装置，其特征在于，恒温装置包括控温水箱(9)、循环泵(10)、第一阀门(6)和第二阀门(11)，控温水箱(9)的两端分别通过水管连接到试样夹具(5)，且与试样(4)连通形成循环水路，与两端试样夹具(5)连接处的水管上分别设置有第一阀门(6)和第二阀门(11)，控温水箱(9)侧面串联有循环泵(10)。

3.根据权利要求1所述的一种测试管材抗外压压溃性能的试验装置，其特征在于，加压装置包括增压泵(17)、水箱(19)、第一压力传感器(16)和第三阀门(18)；水箱(19)通过水管连接压力囊(8)，增压泵(17)设置在水箱(19)和压力囊(8)之间；增压泵(17)和压力囊(8)之间的水管上设置有第一压力传感器(16)，设置第一压力传感器(16)的位置与水箱(19)之间设置有连通管，第三阀门(18)设置在连通管上。

4.根据权利要求3所述的一种测试管材抗外压压溃性能的试验装置，其特征在于，检测装置包括第二压力传感器(12)、流量计(13)、计算器(15)和第四阀门(14)；试样夹具(5)上设置有与试样连通的监测水管，流量计(13)和第二压力传感器(12)均设置在监测水管上，第四阀门(14)安装在流量计(13)上；第一压力传感器(16)、流量计(13)、第二压力传感器(12)和增压泵(17)均连接到计算机(15)。

5.根据权利要求1所述的一种测试管材抗外压压溃性能的试验装置，其特征在于，测试腔(1)的两端均设置有限位夹具(2)、O形圈(7)和固定夹具(3)，限位夹具(2)和固定夹具(3)均为环形，限位夹具(2)的外壁与测试腔(1)的内壁螺纹配合连接，固定夹具(3)的外壁与限位夹具(2)的内壁螺纹配合连接，O形圈(7)设置在限位夹具(2)和固定夹具(3)之间；O形圈(7)和固定夹具(3)的内径与试样(4)的大小匹配。

6.根据权利要求1所述的一种测试管材抗外压压溃性能的试验装置，其特征在于，压力囊(8)由弹性材料制成。

7.一种基于测试管材抗外压压溃性能的试验装置的操作方法，其特征在于，所述测试管材抗外压压溃性能的试验装置包括测试腔(1)、压力囊(8)、恒温装置、加压装置、监测装置、试样(4)和试样夹具(5)；测试腔(1)为两端开口的中空管状，压力囊(8)沿测试腔(1)的内壁设置一周，压力囊(8)的中间形成长条形空间，试样(4)设置在长条形空间内，试样夹具(5)设置在试样(4)两端；恒温装置连接试样夹具(5)，加压装置连接压力囊(8)，监测装置连接试样夹具(5)；

恒温装置包括控温水箱(9)、循环泵(10)、第一阀门(6)和第二阀门(11)，控温水箱(9)的两端分别通过水管连接到试样夹具(5)，且与试样(4)连通形成循环水路，与两端试样夹具(5)连接处的水管上分别设置有第一阀门(6)和第二阀门(11)，控温水箱(9)侧面串联有循环泵(10)；

加压装置包括增压泵(17)、水箱(19)、第一压力传感器(16)和第三阀门(18)；水箱(19)通过水管连接压力囊(8)，增压泵(17)设置在水箱(19)和压力囊(8)之间；增压泵(17)和压力囊(8)之间的水管上设置有第一压力传感器(16)，设置第一压力传感器(16)的位置与水箱(19)之间设置有连通管，第三阀门(18)设置在连通管上；

检测装置包括第二压力传感器(12)、流量计(13)、计算器(15)和第四阀门(14)；试样夹具(5)上设置有与试样连通的监测水管，流量计(13)和第二压力传感器(12)均设置在监测水管上，第四阀门(14)安装在流量计(13)上；第一压力传感器(16)、流量计(13)、第二压力传感器(12)和增压泵(17)均连接到计算机(15)；

测试腔(1)的两端均设置有限位夹具(2)、O形圈(7)和固定夹具(3)，限位夹具(2)和固定夹具(3)均为环形，限位夹具(2)的外壁与测试腔(1)的内壁螺纹配合连接，固定夹具(3)的外壁与限位夹具(2)的内壁螺纹配合连接，O形圈(7)设置在限位夹具(2)和固定夹具(3)之间；O形圈(7)和固定夹具(3)的内径与试样(4)的大小匹配；

所述基于测试管材抗外压压溃性能的试验装置的操作方法，包括以下步骤：

1)安装试样：将两端安装了试样夹具(5)的玻璃钢管试样插入测试腔(1)，随后安装两端的限位夹具(2)、O形圈(7)、固定夹具(3)，将试样(4)固定在测试腔中；

2)连接管路：将恒温装置连接到试样夹具(5)，将监测装置连接到试样夹具(5)；

3)循环保温：启动控温水箱(9)并设定温度，水箱开始加热；待水温达到试验温度后，打开第一阀门(6)、第二阀门(11)和第四阀门(14)，启动循环泵(10)向试样内部注水并排除空气；待第四阀门(14)有水冒出后关闭第四阀门(14)，保持循环(24)h使试样温度达到试验温度；

4)加压前准备：关闭循环泵(10)、第一阀门(6)和第二阀门(11)，打开第四阀门(14)；关闭第三阀门(18)；

5)开始试验：打开计算机(15)，检查增压泵(17)和第一压力传感器(16)，以及流量计(13)和第二压力传感器(12)是否通信正常；确认设备状态正常后，启动增压泵(17)，初始阶段采用快速注水，使压力囊(8)迅速膨胀以充分接触和包裹试样，加压装置的压力曲线显示出明显的升压趋势时，即表示压力囊(8)已经充满测试腔内的自由空间并开始向试样施加外部压力；减小注水速率，使压力缓慢增加；

6)试验终止：待加压装置的压力出现突然的大幅降低时，表明试样(4)外壁已发生破裂，同时流量计(13)及第二压力传感器(12)也会给出一个短时信号；关闭增压泵(17)，打开第三阀门(18)卸除压力囊(8)中的试验压力；拆除试样夹具(5)上的管路；拆除固定夹具(3)、O型圈(7)、定位夹具(2)，取出试样(4)；

7)记录结果：检查试样(4)的失效形式，标记试样(4)的失效位置；将加压装置压力曲线上出现的最大压力值作为管材试样的抗外压压溃强度，将发生压溃时刻流量计记录的出水量作为管材的失效变形体积，记录并保存实验数据。