[发明专利]一种测量管路连接件极限接触应力的实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种测量管路连接件极限接触应力的实验装置，其特征在于，所述的实验装置包括试件夹具(2)、拉力工装(3)、千分表、千分表卡具和管路连接球头试件(4)；

所述的试件夹具(2)为一个由上下表面和夹具侧壁(10)组成的中空圆柱形结构；其中，上表面顶部中心处设有夹具上夹头(8)，用于夹持在拉伸机上夹头上；下表面中心处开有夹具底孔(11)，夹具底孔(11)处设有环形工装(9)；夹具侧壁(10)上设有前后贯通的两个开口；

所述的管路连接球头试件(4)放置在试件夹具(2)的环形工装(9)内，其导管部分从试件夹具(2)的夹具底孔(11)中穿过；

所述的拉力工装(3)包括焊接接管嘴工装(12)和拉力轴工装(13)；其中，焊接接管嘴工装(12)为模拟真实接管嘴，其下部是倒圆锥型口，内部为一个通孔；拉力轴工装(13)为一个法兰式光杆轴，其法兰面盖卡在焊接接管嘴工装(12)上表面，其光杆轴依次穿过焊接接管嘴工装(12)的通孔及管路连接球头试件(4)的通孔后伸出夹具底孔(11)外，并保持轴线重合；加载时，将拉伸机下夹头夹持拉力轴工装(13)的光杆轴；

所述千分表卡具包括上千分表卡具(1)和下千分表卡具(7)；上、下千分表卡具的下方均设有磁力底座，二者通过磁力底座分别固定在试件夹具(2)的上、下外表面；所述千分表包括上千分表(5)和下千分表(6)，上、下千分表分别固定在上、下千分表卡具的夹头上；所述磁力底座通过开关控制磁力，从而调整下千分表卡具(7)夹头的位置使下千分表(6)探针垂直抵在管路连接球头试件(4)的扩口处，调整上千分表卡具(1)夹头的位置使上千分表(5)探针垂直抵在拉力轴工装(13)上表面；

两千分表均与计算机连接，其中上千分表(5)采集整体所有接触面受压力情况下的压痕深度变化，下千分表(6)采集管路连接球头试件与环形工装接触面在受压力情况下的压痕深度变化。

2.根据权利要求1所述的一种测量管路连接件极限接触应力的实验装置，其特征在于，所述的环形工装(9)为模拟外套螺母，其高出试件夹具下表面的长度为3mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种测量管路连接件极限接触应力的实验装置，其特征在于，所述拉力轴工装(13)的光杆轴伸出夹具底孔(11)外100～200mm。

4.一种采用如权利要求1-3任一所述的实验装置测量管路连接件极限接触应力的实验方法，其特征在于，该实验方法包括以下步骤：

步骤1：组装实验装置

1.1)将管路连接球头试件(4)放入试件夹具(2)内，拉力工装的拉力轴工装(13)依次穿过拉力工装的焊接接管嘴工装(12)、管路连接球头试件(4)通孔从夹具底孔(11)伸出100～200mm，并保证轴线重合；将上、下千分表卡具分别固定在试件夹具的上、下两个表面，将上、下两个千分表的上部分别固定在上、下千分表卡具的夹头上，通过调整两千分表卡具夹头的竖直位置分别使下千分表(6)的探针垂直抵在管路连接球头试件的上表面、上千分表(5)的探针垂直抵在拉力工装的上表面；

1.2)调整拉伸机卡盘的上下夹头之间的距离，将夹具上夹头(8)固定在拉伸机上夹头上，将拉力轴工装(13)的光杆轴固定在拉伸机的下夹头上；

1.3)将拉伸机、千分表与计算机连接；

步骤2：实验装置使用前调试

2.1)通过拉伸机控制器微调拉伸机下横梁，拉伸机卡盘的下夹头与拉力轴工装(13)的光杆轴完成装卡，使拉力工装的焊接接管嘴工装(12)顶在管路连接球头试件(4)上；

2.2)通过调整两千分表卡具夹头的位置使两个千分表分别压紧拉力工装(3)和管路连接球头试件(4)，形成1mm～1.5mm示数，然后将两个千分表重置归零；

步骤3：进行连续加载实验

利用计算机控制拉伸机对拉力轴工装(13)进行匀速加载，实验过程中上、下千分表分别读取整体和管路连接球头试件的位移数据，计算机读取拉伸机所施加的压力数据；当千分表读数达到400μm～420μm时，停止实验，记录整个过程数据，拟合成应力-位移曲线；

步骤4：分析加载后产生的实验结果，分析材料的力学性能，得到管接头在连接情况下的极限接触应力。