[发明专利]单向液压驱动式全裂纹管道断裂模拟实验装置及实验方法

摘要

本发明涉及一种单向液压驱动式全裂纹管道断裂模拟实验装置，包括：管道支撑系统、管道扩撑系统、拉杆、DIC测试系统；实验管段的侧壁开设有轴向穿透预制裂纹，预制裂纹关于实验管段的轴向中面对称；管道支撑系统对实验管段的两端进行支撑；管道扩撑系统由拉杆牵引进行模拟实验；DIC测试系统对实验管段的断裂过程进行实时观测。本发明的实验试样采用全尺寸管道试样，直接从管道上截取，减小误差，保证数据的可靠性；采用液压驱动装置，降低工作风险，减少成本，通过控制拉杆的运动速度控制扇形块的张开速度，同时控制裂纹的扩展速度，保证所得数据的精确性；扇形块拥有足够长的长度，扩展过程中与管壁均匀接触，保证实验过程裂纹稳定扩展。

主权项

1.一种单向液压驱动式全裂纹管道断裂模拟实验装置，包括：管道支撑系统、管道扩撑系统、拉杆、DIC测试系统；其特征在于，实验管段的侧壁开设有轴向穿透预制裂纹，预制裂纹关于实验管段的轴向中面对称；管道支撑系统对实验管段的两端进行支撑；管道扩撑系统由拉杆牵引进行模拟实验；DIC测试系统对实验管段的断裂过程进行实时观测；管道支撑系统包括：左上卡圈、左下卡圈、右上卡圈、右下卡圈，橡胶卡圈；左上卡圈、左下卡圈位于实验管段的左端，左上卡圈由内向外依次为左上橡胶圈、左上金属圈，左下卡圈由内向外依次为左下橡胶圈、左下金属圈；左上卡圈、左下卡圈通过螺栓将实验管段的左端固定；右上卡圈、右下卡圈位于实验管段的右端，右上卡圈由内向外依次为右上橡胶圈、右上金属圈，右下卡圈由内向外依次为右下橡胶圈、右下金属圈；右上卡圈、右下卡圈通过螺栓将实验管段的右端固定；左上卡圈、左下卡圈与右上卡圈、右下卡圈相对于实验管段径向中面完全对称；橡胶卡圈位于管道扩撑系统的左端且固定于实验管段的内壁上；管道扩撑系统包括：第一管道扩撑系统、第二管道扩撑系统；第一管道扩撑系统包括：八块第一扇形块、第一弹性卡圈、第一锥形块；八块第一扇形块组合形成内壁为锥形通孔的圆柱体，圆柱体的内端面位于实验管段中面上，圆柱体的侧壁开设三圈凹槽，三圈凹槽沿圆柱体的轴向均匀分布；凹槽内设第一弹性卡圈，第一弹性卡圈将第一扇形块互相连接；圆柱体的外壁与实验管段的内壁紧密接触；锥形通孔朝内的一端直径大、朝外的一端直径小，第一锥形块沿中轴线穿过锥形通孔，第一锥形块的长度小于锥形通孔的长度；第一锥形块为圆台，内端面为大口径端，且与锥形通孔的内端面重合；第一锥形块与锥形通孔形状配合；第二管道扩撑系统包括：八块第二扇形块、第二弹性卡圈、第二锥形块；八块第二扇形块组合形成内壁为锥形通孔的圆柱体，圆柱体的内端面位于实验管段中面上，圆柱体的侧壁开设三圈凹槽，三圈凹槽沿圆柱体的轴向均匀分布；凹槽内设第二弹性卡圈，第二弹性卡圈将第二扇形块互相连接；圆柱体的外壁与实验管段的内壁紧密接触；锥形通孔朝内的一端直径小、朝外的一端直径大，第二锥形块沿中轴线穿过锥形通孔，第二锥形块的长度小于锥形通孔的长度；第二锥形块为圆台，内端面为小口径端，且与锥形通孔的内端面重合；第二锥形块与锥形通孔形状配合；拉杆沿中轴线先后穿过第二锥形块、第一锥形块，拉杆通过四个固定螺母分别固定于第一锥形块、第二锥形块的四个端面上，拉杆右端与液压装置相连，由液压装置牵引使管道扩撑系统运动；DIC测试系统包括：计算机、光源、图像采集器；光源对称放置在实验管段预制裂纹的上下两侧，图像采集器安置在预制裂纹正前侧，图像采集器完全录制裂纹的扩展过程，图像采集器与计算机相连，图像采集器采集的信息传输计算机中进行分析计算。