CN103698231A - 一种扭转刚度测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于海缆、脐带缆以及海底柔性管道的检测技术，尤其是涉及一种海缆，脐带缆，海洋柔性管道的扭转刚度测试装置。包括固定水平台一、固定水平台二、水平支撑、转动电机、扭矩传感器、旋转夹具、移动夹具和导轨，旋转电机和旋转夹具固定安装在水平台上，转动电机通过扭矩传感器与旋转夹具相连接，旋转夹具上有测试角度传感器，样品的一端安装在旋转夹具上，旋转夹具的作用下可以自由旋转但不可前后移动，样品的另一端固定在移动夹具上，移动夹具通过导轨与水平台相连接，样品在移动夹具内不可转动，但可随移动夹具前后移动，为了防止样品由于自重发生下垂，在样品的中点处安装有可调节高度的水平支撑，测试时保证样品为直线状。
Description
技术领域
本发明属于海缆、脐带缆以及海底柔性管道的检测技术，尤其是涉及的是一种海缆，脐带缆，海洋柔性管道的扭转刚度测试装置。
背景技术
海缆、脐带缆、以及海底柔性管道用于水下生产系统之间或水下生产系统与水上浮体之间的连接，为油田开发提供电能、传输信号以及所需液压和化学药剂，是海洋油气开发水下生产系统的重要装备。在安装和在位运行过程中，海缆、脐带缆以及海底柔性管道等在波浪海流等环境载荷的作用下会受到拉伸以及扭转载荷的作用。海缆、脐带缆以及海底柔性管道各构件之间大多采用非粘结螺旋缠绕结构，因此其各个运动之间存在耦合，即拉伸作用常常伴随着扭转发生，而扭转运动又伴随着海缆的伸长。由于其结构分析的复杂性，使得扭转刚度作为评价评价海缆、脐带缆以及海底柔性管道的重要指标目前还缺乏清晰的认识。虽然国内外已经有许多测试常规材料的扭转刚度的标准和方法，但是对于海缆、脐带缆以及海底柔性管道等复杂系统，还缺乏统一的扭转刚度测试标准，试验装置和方法。
发明内容
本发明目的是针对目前测试海缆，脐带缆以及海底柔性管道扭转刚度测试方面的不足之处，提供一种扭转刚度测试装置，是一种直观的，测试数据准确以及使用简便的海缆，脐带缆以及海底柔性管道扭转刚度的测试装置。
一种扭转刚度测试装置是采取以下技术方案实现：
一种扭转刚度测试装置包括固定水平台一、固定水平台二、水平支撑、转动电机、扭矩传感器、旋转夹具、移动夹具和导轨，旋转电机和旋转夹具固定安装在水平台一上，转动电机通过扭矩传感器与旋转夹具相连接，旋转夹具上有测试角度传感器，样品的一端安装在旋转夹具上，旋转夹具可以自由旋转但不可前后移动。样品的另一端固定在移动夹具上，移动夹具通过导轨与水平台二相连接，样品在移动夹具内不可转动，但可随移动夹具前后移动。为了防止样品由于自重发生下垂，在样品的中点处安装有可调节高度的水平支撑，水平支撑与样品之间保持光滑接触，测试时保证样品为直线状。
所述的扭矩传感器和角度传感器均与计算机相连，测试过程实时记录扭矩和转角数值。
所述的移动夹具在安装样品时可以移动，测试过程中移动夹具是与导轨相固定。
本发明的具体测试方法如下：
将样品安装在旋转夹具和移动夹具上，调节水平支撑的高度，使样品保持为直线。样品在旋转夹具内可以自由旋转但不可前后移动，样品在移动夹具内可以随移动夹具前后移动但不可自由旋转,测试时将移动夹具在导轨上固定。测试样品的初始长度L，然后开动旋转电机，使测试样品随电机转动，在计算机上记录扭转传感器的扭矩M和旋转夹具的旋转角度θ，则可得测试样品的扭转刚度为GI=M/(θ/L)，或通过拟合M~θ/L曲线得到样品的扭转刚度。
本发明一种扭转刚度测试装置的有益效果是：
本发明一种扭转刚度测试装置设计合理，结构简便，操作便利，能够得到很精确的扭转刚度数值，并能广泛适用于柔性系统的测试，特别适用于海缆，脐带缆，海洋柔性管道的扭转刚度测试。
通过测试样品受到的扭矩和旋转角度，通过计算机记录瞬时试验曲线，可以很方便的得到样品的扭转刚度值，设备简便，操作方便，并且测量精确，能够有效地进行扭转刚度的测试，并可推广到类似结构的扭转刚度的测量上去。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1 本发明扭转刚度测试装置的示意图。
图2 本发明扭转刚度测试装置测试得到的扭矩与单位长度扭转角试验曲线。
图1中序号名称：转动电机1，扭矩传感器2，旋转夹具3，样品4，移动夹具5，导轨6，水平台一7，水平支撑8，水平台二9。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明进行具体描述。
如图1所示， 一种扭转刚度测试装置包括固定水平台一7、固定水平台二9、一个水平支撑8、转动电机1、扭矩传感器2、旋转夹具3、移动夹具5和导轨6，旋转电机1和旋转夹具3固定在水平台一7上，旋转电机1和旋转夹具3之间安装有扭矩传感器2，旋转夹具3内有测试旋转角度的角度传感器，旋转夹具3内固定样品4的一端，样品4在旋转夹具3内只能自由旋转不能直线移动。扭转传感器2和角度传感器均与计算机相连接，在测试过程中实时记录扭矩M和转角θ。样品4的另一端固定在移动夹具5内，移动夹具5通过导轨6与固定水平台二9相连接，当移动夹具5未与导轨6相固定时，样品可随移动夹具直线移动但不能自由旋转。在样品安装过程中，可以调节移动夹具5的位置使样品保持水平，当样品安装后，将移动夹具5与导轨6固定，防止样品在测试过程中伸长。在样品4的中间位置安装有水平支撑8，水平支撑8高度可调，保持样品在测试时为一条直线。
所述的扭矩传感器2和角度传感器均与计算机相连，测试过程实时记录扭矩和转角数值。
所述的扭矩传感器2、角度传感器、计算机均为市售的常规仪器，并且随测试样品的不同选择合适的量程。
所述的移动夹具5在安装样品时可以移动，测试过程中移动夹具5是与导轨6相固定。
本发明的具体测试方法如下：
将样品4安装在旋转夹具3和移动夹具5上，调节水平支撑8的高度，使样品4保持为直线。样品4在旋转夹具3内可以自由旋转但不可前后移动，样品4在移动夹具5内可以随移动夹具前后移动但不可自由旋转,测试时将移动夹具5在导轨6上固定。测试样品的初始长度L，然后开动旋转电机1，使测试样品随电机转动，在计算机上记录扭转传感器2的扭矩M和旋转夹具3的旋转角度θ，则可得测试样品的扭转刚度为GI=M/(θ/L)，或通过拟合M~θ/L曲线得到样品的扭转刚度。
在测试时，首先记录样品的测试长度L，然后开动旋转电机，使电机带动旋转夹具3内的样品旋转，而移动夹具内的样品保持固定，通过电脑记录测试样品受到的扭矩M和旋转角度θ，如图2所示，则可得测试样品的扭转刚度为GI=M/(θ/L)，或通过拟合M~θ/L曲线得到样品的扭转刚度。
Claims (3)
1. 一种扭转刚度测试装置，其特征在于：包括固定水平台一、固定水平台二、水平支撑、转动电机、扭矩传感器、旋转夹具、移动夹具和导轨，旋转电机和旋转夹具固定安装在水平台上，转动电机通过扭矩传感器与旋转夹具相连接，旋转夹具上有测试角度传感器，样品的一端安装在旋转夹具上，旋转夹具的作用下可以自由旋转但不可前后移动，样品的另一端固定在移动夹具上，移动夹具通过导轨与水平台相连接，样品在移动夹具内不可转动，但可随移动夹具前后移动，为了防止样品由于自重发生下垂，在样品的中点处安装有可调节高度的水平支撑，水平支撑与样品之间保持光滑接触，测试时保证样品为直线状。
2.根据权利要求1所述的一种扭转刚度测试装置，其特征在于：移动夹具在安装样品时可以移动，测试过程中移动夹具是与导轨相固定。
3.根据权利要求1所述的一种扭转刚度测试装置，其特征在于：所述的扭矩传感器和角度传感器均与计算机相连接，测试过程实时记录扭矩和转角数值。
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