CN103308397A - 全尺寸金属复合管四点弯曲试验装置 - Google Patents

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周声结
张燕飞
汪建明
郭崇晓
王文龙
梁思颖
陈大江
戚蒿
高光军
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Abstract

本发明涉及一种全尺寸金属复合管四点弯曲试验装置，它主要由底座、两个载荷支撑柱、被测金属复合管夹扣、两个加载油缸、控制器、传感器、应变片、应变仪构成，两个加载油缸与其相邻的载荷支撑柱的距离相等，传感器，用以将加载油缸的压力及行程传送给控制器；应变片将被测金属复合管的局部应变及应力大小传给应变仪。由于采用上述的结构，可对全尺寸的整个金属复合管进行试验；由于加载油缸的活塞杆的端部与夹扣铰接，故夹扣可随钢管弯曲角度自行变化调节；由于被测金属复合管夹扣可相对载荷支撑柱纵向转动，以保证夹具与钢管始终保持面接触；故本发明具有结构简单，设计合理、便于操作应用以及可对应变及应力大小进行检测的特点。

Description

全尺寸金属复合管四点弯曲试验装置
技术领域
本发明涉及金属机械复合管的弯曲试验装置，具体涉及一种全尺寸金属复合管弯曲试验装置。
背景技术
双金属复合管是由外碳钢基管和内耐蚀合金衬管按机械或冶金的方式复合而成，它将耐蚀合金钢的防腐性能与碳钢管优异的力学性能进行了有机结合。双金属机械复合管以其高性价比在石油、天然气、化工等领域得到了快速应用发展，但因管道使用环境复杂性，在铺设过程中有可能会产生一定的弯曲，而双金属机械复合管是由碳钢管基管和不锈钢内衬管异种金属机械复合在一起，在弯曲时会出现基衬分离、衬管起皱等现象，所以迫切需要开发一种对双金属机械复合管弯曲程度和状态检验装置，通过该检验装置可对双金属机械复合管在工程应用中的最大弯曲程度及状态进行检测，确定双金属机械复合管最小弯曲半径，可保证该弯曲程度下双金属机械复合管其基管和衬管不会出现分离、起皱现象。
中国专利局于2013年4月24日公开了公开号为CN 202903617 U的实用新型专利，其名称为原位三点弯曲试验装置,该专利由加载工作台和微旋转工作台两部分构成，加载工作台是由无刷直流伺服电机与主齿轮连接，且通过齿轮传动副与精密滚珠丝杠连接，滚珠丝杠螺母通过两侧导轨导向，与滚珠丝杠螺母相连的方螺母上连接两个支撑头，压头与力传感器连接；微旋转工作台是由驱动电机与蜗杆连接，且通过蜗轮蜗杆副驱动加载工作台作微旋转。优点在于：体积小、结构紧凑、重量轻、刚度高、测试精度高，加载工作台可以作微小旋转以实现对被测试件进行多点观测，可以与金相显微镜和各种电子显微镜真空腔体的载物平台相互兼容。上述专利的技术方案是与本发明完全不同的技术方案。
    中国专利局于2012年1月25日公开了公开号为cN 202126375 u的实用新型专利，其名称为海洋管线管全尺寸弯曲试验装置,该专利由包括有承载梁，在承载梁的中部固定有液压缸，液压缸上设有弯模支座，弯模支座上设有弯模；在承载梁的两侧分别固定有支撑管，支撑管与承载梁结交部位分别对称固定有拉板。上述专利的技术方案存在以下缺陷：1、被测金属管的两端被固定在拉板上，当金属管在液压缸的作用下，发生变形时，在自然状态下，金属管的两端会发生一定的转向，而由于拉板的固定，拉板不能随金属管的两端转向而转向，所以上述设计很不合理，不能保证夹具与钢管始终保持面接触，故会影响到检测的精度；2、不能对整个钢管进行试验；3、另外，上述结构功能比较单一，不能对被测金属复合管的局部应变及应力大小进行检测。
发明内容
本发明的目的是克服上述的不足，提供一种对整个金属复合管进行试验的全尺寸金属复合管四点弯曲试验装置。
全尺寸金属复合管四点弯曲试验装置，它主要由底座、两个载荷支撑柱、被测金属复合管夹扣、两个加载油缸、控制器、传感器、应变片、应变仪构成，所述被测金属复合管夹扣设在每个载荷支撑柱上，所述两个载荷支撑柱设在底座上且位于底座的两端，所述两个加载油缸设在底座上且位于两个载荷支撑柱之间，两个加载油缸与其相邻的载荷支撑柱的距离相等，所述传感器，用以将加载油缸的压力及行程传送给控制器；所述应变片设在被测金属复合管上，用以将被测金属复合管的局部应变及应力大小传给应变仪。
所述被测金属复合管夹扣可相对载荷支撑柱纵向转动。
所述两个加载油缸的间距是可调的。
所述加载油缸的活塞杆的端部和与之对应的夹装在被测金属复合管上的被测金属复合管夹扣铰接。
所述应变片包括轴向应变片和环向应变片，轴向应变片和环向应变片构成一组，分别设在被测金属复合管的受压侧和受拉侧。
所述应变片共设有三组，三组应变片位于被测金属复合管的中部，且沿被测金属复合管的轴向间隔分布。
本发明的有益效果在于：由于采用上述的结构，可对全尺寸的整个金属复合管进行试验；由于加载油缸的活塞杆的端部与夹扣铰接，故夹扣可随钢管弯曲角度自行变化调节；由于被测金属复合管夹扣可相对载荷支撑柱纵向转动，夹扣可随管端角度变化自行调节，以保证夹具与钢管始终保持面接触；由于增设了应变仪和应变片，能对被测金属复合管的局部应变及应力大小进行检测，故本发明具有结构简单，设计合理、功能齐全、便于操作应用等特点。 
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、底座；2、载荷支撑柱；3、被测金属复合管夹扣；4、加载油缸；5、控制器；6、传感器；7、应变仪；8、被测金属复合管；9、轴向应变片；10、环向应变片；11、活塞杆；12、被测金属复合管夹扣。
具体实施方式
如图1所示，全尺寸金属复合管四点弯曲试验装置，它主要由底座1、两个载荷支撑柱2、被测金属复合管夹扣3、两个加载油缸4、控制器5、传感器6、应变片、应变仪7构成，所述被测金属复合管夹扣3设在每个载荷支撑柱2上，并可相对载荷支撑柱纵向转动，所述两个载荷支撑柱2设在底座1上且位于底座1的两端，所述两个加载油缸4设在底座1上且位于两个载荷支撑柱2之间，两个加载油缸4与其相邻的载荷支撑柱2的距离相等，两个加载油缸4的间距是可调的，所述传感器6，用以将加载油缸4的压力及行程传送给控制器5。应变片共设有三组，三组应变片位于被测金属复合管8的中部，且沿被测金属复合管8的轴向间隔分布，每组应变片包括轴向应变片9和环向应变片10，分别设在被测金属复合管8的受压侧和受拉侧。所述轴向应变片9和环向应变片10用以将被测金属复合管8的局部应变及应力大小传给应变仪7。
所述加载油缸4的活塞杆11的端部和与之对应的夹装在被测金属复合管上的被测金属复合管夹扣12铰接。传感器6设在加载油缸4的活塞杆11的端部。
另外，控制器除控制液压系统加载、卸载弯曲外，还通过联动系统控制两个液压缸压力及行程的一致性以及圆度测试系统是否工作；应变仪主要检测两个液压缸之间最大弯曲部分在弯曲过程中不同位置的内外侧及两侧钢管表面的应变及应力变化情况；被测金属复合管夹扣3共设有四个，载荷支撑柱2上的两个被测金属复合管夹扣3用以装夹被测金属复合管的两端，还有两个被测金属复合管夹扣12与液压缸的活塞杆连接，其特点是夹具随钢管弯曲其角度在变化以保证夹具与钢管始终保持面接触。应用时，将被测金属复合管两端固定在载荷架上,通过四点弯曲装置在试样两端约束之间等距离放置两个弯曲加载油缸,并保证它们施加相等的载荷以达到要求的弯曲半径。
上面所述的实施仅仅是对本发明例实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计方案前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的等效结构和直接或间接运用在相关的技术领域，均应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种全尺寸金属复合管四点弯曲试验装置，其特征在于：它主要由底座、两个载荷支撑柱、被测金属复合管夹扣、两个加载油缸、控制器、传感器、应变片、应变仪构成，所述被测金属复合管夹扣设在每个载荷支撑柱上，所述两个载荷支撑柱设在底座上且位于底座的两端，所述两个加载油缸设在底座上且位于两个载荷支撑柱之间，两个加载油缸与其相邻的载荷支撑柱的距离相等，所述传感器，用以将加载油缸的压力及行程传送给控制器；所述应变片设在被测金属复合管上，用以将被测金属复合管的局部应变及应力大小传给应变仪。
2.根据权利要求1所述的全尺寸金属复合管四点弯曲试验装置，其特征在于：所述被测金属复合管夹扣可相对载荷支撑柱纵向转动。
3.根据权利要求1所述的全尺寸金属复合管四点弯曲试验装置，其特征在于：所述两个加载油缸的间距是可调的。
4.根据权利要求1所述的全尺寸金属复合管四点弯曲试验装置，其特征在于：所述加载油缸的活塞杆的端部和与之对应的夹装在被测金属复合管上的被测金属复合管夹扣铰接。
5.根据权利要求1至4任一项所述的全尺寸金属复合管四点弯曲试验装置，其特征在于：所述应变片包括轴向应变片和环向应变片，轴向应变片和环向应变片构成一组，分别设在被测金属复合管的受压侧和受拉侧。
6.根据权利要求5所述的全尺寸金属复合管四点弯曲试验装置，其特征在于：所述应变片共设有三组，三组应变片位于被测金属复合管的中部，且沿被测金属复合管的轴向间隔分布。
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