[发明专利]一种考虑预应力影响的深水管道湿模态试验系统及方法

权利要求书

1.一种考虑预应力影响的深水管道湿模态试验系统，其特征在于，所述系统包括：试验水压加载子系统、试验轴向载荷子系统、力锤激励子系统、数据采集子系统、试验管件及配套附件；

所述试验水压加载子系统用于实现所述试验管件周围高压水环境模拟，包括压力舱和注水加压及稳压装置；

所述试验轴向载荷子系统用于实现所述试验管件轴向拉力、轴向压力和轴向扭矩的加载，包括轴向加载连接轴、扭矩加载装置和轴力加载装置；

所述力锤激励子系统用于实现力锤激励及控制，包括液压力锤加载油缸及控制装置，力传感器和锤头；

所述数据采集子系统为传感器和配套的数据采集仪，所述配套附件包括端部法兰和铰接法兰。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力舱由舱体(6)、首舱盖(2)、尾舱盖(12)、首舱盖开合锁(1)和首舱盖支撑座(3)组成；

所述舱体(6)首端设有所述首舱盖(2)，由所述首舱盖开合锁(1)启闭，用于所述试验管件进出所述舱体(6)，所述舱体(6)包括内径固定的圆筒；

所述首舱盖(2)设有法兰盘，用于与所述试验管件的端部法兰(5)或者铰接用固定法兰(10)连接；

所述舱体(6)尾端由所述尾舱盖(12)长期密封，所述尾舱盖(12)上设有通孔，通孔上水密安装有所述轴向加载连接轴(11)。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述轴向加载连接轴(11)一端与所述扭矩加载装置(14)连接，用于传递扭矩和轴力，另一端设有法兰盘，用于与所述试验管件的端部法兰(5)或者铰接用固定法兰(10)连接；

所述轴力加载装置(15)与所述扭矩加载装置(14)连接，且采用液压控制。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述力传感器内置于所述液压力锤加载油缸(7)中，用于测量所述锤头(8)的输出力；

所述锤头(8)包括橡胶头、空气胶囊头、塑料头或金属头，且可拆卸更换，便于根据试验需要进行选择和安装。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器包括应变片(16)，能够有效减小传感器质量对试验管件模态的影响。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述端部法兰(5)焊接在所述试验管件(9)两端；

当所述试验管件(9)端部外界条件为铰接时，端部法兰(5)与铰接法兰(4)连接，铰接法兰(4)同铰接用固定法兰(10)连接，铰接用固定法兰(10)与压力舱舱体(6)内的法兰盘连接；

当所述试验管件(9)端部边界条件为固支时，端部法兰(5)直接与压力舱舱体(6)内的法兰盘连接。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述试验管件(9)的外径小于所述舱体(6)内径的四分之一，用于有效减小压力舱所述舱体(6)边界对所述试验管件(9)模态的影响。

8.根据权利要求1至7任一项所述的系统，其特征在于，所述试验管件(9)的长度和外径的比值大于100，用于有效激发所述试验管件(9)的高阶模态。