[发明专利]循环水动力式管道断裂模拟实验装置及实验方法

说明书

本发明涉及一种循环水动力式管道断裂模拟实验装置，包括：实验管段、左侧连接管段、后侧连接管段、右侧连接管段、电动循环泵、增压系统、DIC测试系统；其中，实验管段、左侧连接管段、电动循环泵、后侧连接管段、右侧连接管段通过法兰依次首尾连接；增压系统设置在右侧连接管段右侧，DIC测试系统放置在实验管段正前侧。相对于现有技术，本发明完全再现管道裂纹在内部流体作用下的扩展情况，且其所承受的内部压力和裂尖状态均与实际工况相同，减小了尺寸误差，保证数据的可靠性，实验采用电动循环泵改变不同流体流速，可以实现流速对管道裂纹扩展的影响研究，实验采用电动增压泵改变流体压力，可以实现压力对管道裂纹扩展的影响研究。

技术领域

本发明属于管道设计制造领域，具体地，涉及一种循环水动力式管道断裂模拟实验装置及实验方法。

背景技术

断裂韧性是评估管道结构完整性的一个必要材料参数，其数值往往由管道断裂实验获得。管道断裂实验可分为小型实验室实验、大型实验室实验及实际结构实验。小型实验室实验基于标准的小尺寸试件，包括：三点弯试件、紧凑拉伸试件等，但由于这些试件与实际管道约束情况不同，从而使测得的结果用于管道时产生误差；大型实验室实验主要包括宽板试验，该实验对实验机的加载能力要求极高，故成本较高；实际结构实验如全尺寸爆破试验实验精度较高，但操作过程复杂，耗费极大的人力、物力，且实验过程有极大的危险性。为解决上述问题，亟需设计一种可直接在管道上进行的且安全经济的断裂实验装置。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种循环水动力式管道断裂模拟实验装置及实验方法，运用该装置可以安全经济的在管段上进行断裂实验，并且可以实时观测不同流体流速及不同压力下裂纹扩展情况，同时可以解决常规管道断裂实验试件约束存在差异、成本较高、危险性较大等难题，且结构简单，使用方便。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

循环水动力式管道断裂模拟实验装置，包括：实验管段、左侧连接管段、后侧连接管段、右侧连接管段、电动循环泵、增压系统、DIC测试系统；其中，实验管段、左侧连接管段、电动循环泵、后侧连接管段、右侧连接管段通过法兰依次首尾连接，构成闭环管路系统；增压系统设置在右侧连接管段，向装置内传输流体并提高装置内压力，引起实验管段断裂；DIC测试系统放置在实验管段正前侧，对实验管段的裂纹扩展过程进行实时观测。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

(1)、实验试样采用全尺寸管道试样，直接从管道上截取，具有足够的韧带长度从而可以保障裂纹得到充分扩展；完全再现管道裂纹在内部流体作用下的扩展情况，且其所承受的内部压力和裂尖状态均与实际工况相同，减小了尺寸误差，保证数据的可靠性。

(2)、环形系统的设置节省了空间，增高了水资源的利用率，避免了浪费。

(3)、实验采用电动循环泵改变不同流体流速，可以实现流速对管道裂纹扩展的影响研究。

(4)、实验采用电动增压泵改变流体压力，可以实现压力对管道裂纹扩展的影响研究。且压力增加稳定可靠，工作风险降低。

(5)、运用DIC设备测试装置实时观察裂纹扩展情况，结果直观且便于获取所需数据。

附图说明

图1是循环水动力式管道断裂模拟实验装置结构示意图。

图2是循环水动力式管道断裂模拟实验装置结构正视示意图。

图3是图2中View C示意图。

图4是循环水动力式管道断裂模拟实验装置结构俯视示意图。

图5是图4中A-A剖面示意图。

图6是图5中View B示意图。