CN106768747A - 一种lng船用绝缘箱承压试验装置和试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LNG船用绝缘箱承压试验装置，该装置包括下压板和上压板，所述下压板的长度大于上压板的长度，在所述下压板上敷设有第一缓冲垫，第一缓冲垫上放置有绝缘箱，在所述绝缘箱上表面铺设第二缓冲垫，第二缓冲垫上放置压头，在上压板的两个侧面分别安装两个位移传感器，每个位移传感器的导线按照顺序联接到应变信号采集器，位移传感器将距离和时间信号传输至对应的应变信号采集器。本发明通过LNG船用绝缘箱承压试验方法，采集力‑位移曲线和应变数据，以此来验证绝缘箱理论设计的正确性，同时获取了绝缘箱设计的理论曲线，不仅降低了设计成本，且显著提高了设计进度和绝缘箱制造时间，进一步缩短了LNG船建造周期。
Description
技术领域
本发明涉及LNG船用绝缘箱承压试验技术领域，特别是一种LNG船用绝缘箱承压试验装置和试验方法。
背景技术
LNG船是造船工业上的明珠，建造难度众所周知。根据国内船厂的技术现状，需要突破的建造难点非常多，液货围护系统建造就是其中一项。绝缘箱是液货围护系统的核心部件之一，但是，绝缘箱的设计工作都是由国外公司完成的，国内没有船厂和设计单位完全掌握绝缘箱的设计，主动权几乎都掌握在国外设计公司。现在，造船业竞争越来越激烈，每家船厂都在不断的降低造船成本和压缩造船周期，如果不能完全掌握绝缘箱的理论设计，不仅严重影响了绝缘箱的生产和安装进度，整个造船周期也就不能进一步缩短，建造成本也无法降低。
由于LNG船用绝缘箱工作在超低温环境下，需要检测的项目非常多，而整箱承压试验是其中最重要的检测项目，只有检测数据合格，才能证明绝缘箱设计的正确性。根据调研发现，国内尚无关于LNG船用绝缘箱承压试验装置和试验方法的相关资料。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种LNG船用绝缘箱承压试验装置和试验方法，能够验证绝缘箱设计的正确性、安全性和使用的可靠性，同时获取绝缘箱设计的理论曲线，可以满足多规格、批量化绝缘箱制造的需求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种LNG船用绝缘箱承压试验装置，该装置包括下压板和上压板，所述下压板的长度大于上压板的长度，在所述下压板上敷设有第一缓冲垫，第一缓冲垫上放置有绝缘箱，在所述绝缘箱上表面铺设第二缓冲垫，第二缓冲垫上放置压头，
在上压板的两个侧面分别安装两个位移传感器，每个位移传感器的导线按照顺序联接到应变信号采集器，位移传感器将距离和时间信号传输至对应的应变信号采集器。
所述位移传感器通过磁力装置固定在上压板的两侧。
所述位移传感器的行程范围为0-200mm，精度为0.01mm。
所述第一缓冲垫的拉伸强度为10MPa，拉伸断长率为400%，邵尔A硬度为H5，厚度为10mm。
所述第二缓冲垫的拉伸强度为10MPa，拉伸断长率为400%，邵尔A硬度为H5，厚度为10mm。
一种LNG船用绝缘箱承压试验装置的试验方法，包括以下步骤，
第一步，将上压板通过螺栓与试验机的上平台连接在一起，下压板通过螺栓与试验机的下平台固定在一起，
第二步，将第一缓冲垫放置在下压板上，然后将绝缘箱平稳地放置在第一缓冲垫上，
第三步，选择与绝缘箱承压力相适应的压头，将与压头面积相同的第二缓冲垫放置在绝缘箱承压试验区域，然后再将压头平稳地放置在第二缓冲垫上，
第四步，将四个位移传感器分别通过磁力装置固定在上压板的两个侧面，每个侧面分别安装两个位移传感器，安装完毕后，调整上压板与绝缘箱之间的位置和距离，使四个位移传感器的探针均与下压板完全接触，
第五步，首先，移动压头进行预压一次，使绝缘箱分别与第一缓冲垫、第二缓冲垫完全贴合，然后卸载绝缘箱，
第六步，启动试验机，移动压头将力均匀地施加到绝缘箱上，当载荷均匀施加到绝缘箱时，绝缘箱会产生相应的变形，应变信号采集器自动记录绝缘箱的压缩变形量，得到一组力-位移曲线s1，根据力-位移曲线平衡原则，匀速地将力加载到规定载荷，如果载荷不再上升，并且绝缘箱产生裂缝，则将载荷卸载至零，本次试验结束,绝缘箱的每个承压面积进行5次试验,
第七步，将通过四个位移传感器采集的四组力-位移曲线s1上的数据进行统计分析，得到一组时间-位移曲线s2，然后与力-位移曲线s1进行合并，得到一组合成的力-位移曲线s3，
第八步，根据绝缘箱每个承压面积5次试验数据，在合成的力-位移曲线s3上取每次试验的最大极限破坏载荷，然后把5个极限破坏载荷进行平均计算，计算公式如下：，其中为:绝缘箱一种承压面积的极限压强平均值，得到绝缘箱承压面积-压力数据点；以绝缘箱承压面积为横坐标，以极限压强为纵坐标，重复进行8种不同承压面积试验，得到8组承压面积-压力数据点，根据 8组有效的试验数据, 选择生成无曲线散点图，然后增加趋势线，趋势线采用对数拟合方式，经过回归分析拟合出绝缘箱设计理论曲线s4，公式如下：。
所述第五步中预压阶段，压头的移动速度为6-60mm/min。
所述第六步中压头的移动速度为3-6mm/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
①本发明通过LNG船用绝缘箱承压试验方法，采集力-位移曲线和应变数据，以此来验证绝缘箱理论设计的正确性，同时获取了绝缘箱设计的理论曲线，在生产设计中根据理论曲线图，可以快速地设计不同规格和尺寸的绝缘箱图纸，避免了重复设计和验证工作，不仅降低了设计成本，而且显著提高了设计进度和绝缘箱制造时间，进一步缩短了LNG船建造周期；②经过设计等有关部门的权威计算，可以为每条船使用的不规则绝缘箱节约十万元左右的设计费。本发明为了验证绝缘箱设计的正确性和合理性，并且根据试验数据制作绝缘箱设计理论曲线，制订了承压试验方法，并根据试验方法，设计了一套承压试验装置。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的使用状态图。
图3为本发明中s1的曲线图。
图4为本发明中s2的曲线图。
图5为本发明中s3的曲线图。
图6为本发明中绝缘箱设计理论曲线s4的走势分布图。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明的具体实施方式。
如图1、2、3、4、5和6所示，本实施例LNG船用绝缘箱承压试验装置，该装置包括下压板1和上压板2，所述下压板1的长度大于上压板2的长度，在所述下压板1上敷设有第一缓冲垫3，第一缓冲垫3上放置有绝缘箱4，在所述绝缘箱4上表面铺设第二缓冲垫5，第二缓冲垫5上放置压头6，
在上压板2的两个侧面分别安装两个位移传感器7，每个位移传感器7的导线按照顺序联接到应变信号采集器，位移传感器将距离和时间信号传输至对应的应变信号采集器，该应变信号采集器为高速静态应变数据采集仪，设备型号：DH3820，设备精度：满度值±50000με；最小分辨率0.5με。
作为优选，本实施例中采用的位移传感器7为滑竿式位移传感器，设备型号：NS-WY02，该位移传感器7通过磁力装置固定在上压板2的两侧；该位移传感器7的行程范围为0-200mm，精度为0.01mm。
作为进一步优选，本实施例第一缓冲垫3的拉伸强度为10MPa，拉伸断长率为400%，邵尔A硬度为H5，厚度为10mm；第二缓冲垫5的拉伸强度为10MPa，拉伸断长率为400%，邵尔A硬度为H5，厚度为10mm。
本实施例LNG船用绝缘箱承压试验装置的试验方法，包括以下步骤，
第一步，将上压板2通过螺栓与试验机的上平台8连接在一起，下压板1通过螺栓与试验机的下平台9固定在一起，本实施例采用的试验机为微机控制电液伺服压剪试验机，设备型号：YAW-20000J，设备精度：0.1kN，该试验机中软件名称：YAW控制软件，
第二步，将第一缓冲垫3放置在下压板1上，然后将绝缘箱4平稳地放置在第一缓冲垫3上，
第三步，选择与绝缘箱承压力相适应的压头6，将与压头6面积相同的第二缓冲垫5放置在绝缘箱承压试验区域，然后再将压头6平稳地放置在第二缓冲垫5上，
第四步，将四个位移传感器7分别通过磁力装置固定在上压板2的两个侧面，每个侧面分别安装两个位移传感器，安装完毕后，调整上压板2与绝缘箱4之间的位置和距离，使四个位移传感器7的探针均与下压板1完全接触，
第五步，首先，移动压头进行预压一次，使绝缘箱4分别与第一缓冲垫3、第二缓冲垫5完全贴合，然后卸载绝缘箱4，
第六步，启动试验机，移动压头将力均匀地施加到绝缘箱4上，当载荷均匀施加到绝缘箱时，绝缘箱会产生相应的变形，应变信号采集器自动记录绝缘箱的压缩变形量，得到一组力-位移曲线s1（如图3所示），根据力-位移曲线平衡原则，匀速地将力加载到规定载荷，如果载荷不再上升，并且绝缘箱产生裂缝，则将载荷卸载至零，本次试验结束,
第七步，将通过四个位移传感器采集的四组力-位移曲线s1上的数据进行统计分析，得到一组时间-位移曲线s2（如图4所示），然后与力-位移曲线s1进行合并，得到一组合成的力-位移曲线s3（如图5所示），
第八步，根据绝缘箱每个承压面积5次试验数据，在合成的力-位移曲线s3上取每次试验的最大极限破坏载荷，然后把5个极限破坏载荷进行平均计算，计算公式如下：，其中为:绝缘箱一种承压面积的极限压强平均值，得到绝缘箱承压面积-压力数据点；以绝缘箱承压面积为横坐标，以极限压强为纵坐标，重复进行8种不同承压面积试验，得到8组承压面积-压力数据点，根据 8组有效的试验数据, 选择生成无曲线散点图，然后增加趋势线，趋势线采用对数拟合方式，经过回归分析拟合出绝缘箱设计理论曲线s4（如图6所示），公式如下：。
作为更进一步优选，本实施例所述第五步中预压阶段，压头的移动速度为6-60mm/min；第六步中压头的移动速度为3-6mm/min。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (8)
1.一种LNG船用绝缘箱承压试验装置，其特征在于，该装置包括下压板（1）和上压板（2），所述下压板（1）的长度大于上压板（2）的长度，在所述下压板（1）上敷设有第一缓冲垫（3），第一缓冲垫（3）上放置有绝缘箱（4），在所述绝缘箱（4）上表面铺设第二缓冲垫（5），第二缓冲垫（5）上放置压头（6），在上压板（2）的两个侧面分别安装两个位移传感器（7），每个位移传感器（7）的导线按照顺序联接到应变信号采集器，位移传感器将距离和时间信号传输至对应的应变信号采集器。
2.根据权利要求1所述的LNG船用绝缘箱承压试验装置，其特征在于，所述位移传感器（7）通过磁力装置固定在上压板（2）的两侧。
3.根据权利要求2所述的LNG船用绝缘箱承压试验装置，其特征在于，所述位移传感器（7）的行程范围为0-200mm，精度为0.01mm。
4.根据权利要求1所述的LNG船用绝缘箱承压试验装置，其特征在于，所述第一缓冲垫（3）的拉伸强度为10MPa，拉伸断长率为400%，邵尔A硬度为H5，厚度为10mm。
5.根据权利要求1所述的LNG船用绝缘箱承压试验装置，其特征在于，所述第二缓冲垫（5）的拉伸强度为10MPa，拉伸断长率为400%，邵尔A硬度为H5，厚度为10mm。
6.一种权利要求1～5所述的LNG船用绝缘箱承压试验装置的试验方法，其特征在于包括以下步骤，
第一步，将上压板（2）通过螺栓与试验机的上平台（8）连接在一起，下压板（1）通过螺栓与试验机的下平台（9）固定在一起，
第二步，将第一缓冲垫（3）放置在下压板（1）上，然后将绝缘箱（4）平稳地放置在第一缓冲垫（3）上，
第三步，选择与绝缘箱承压力相适应的压头（6），将与压头（6）面积相同的第二缓冲垫（5）放置在绝缘箱承压试验区域，然后再将压头（6）平稳地放置在第二缓冲垫（5）上，
第四步，将四个位移传感器（7）分别通过磁力装置固定在上压板（2）的两个侧面，每个侧面分别安装两个位移传感器，安装完毕后，调整上压板（2）与绝缘箱（4）之间的位置和距离，使四个位移传感器（7）的探针均与下压板（1）完全接触，
第五步，首先，移动压头进行预压一次，使绝缘箱（4）分别与第一缓冲垫（3）、第二缓冲垫（5）完全贴合，然后卸载绝缘箱（4），
第六步，启动试验机，移动压头将力均匀地施加到绝缘箱（4）上，当载荷均匀施加到绝缘箱时，绝缘箱会产生相应的变形，应变信号采集器自动记录绝缘箱的压缩变形量，得到一组力-位移曲线s1，根据力-位移曲线平衡原则，匀速地将力加载到规定载荷，如果载荷不再上升，并且绝缘箱产生裂缝，则将载荷卸载至零，本次试验结束,
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7.根据权利要求6所述的LNG船用绝缘箱承压试验装置的试验方法，其特征在于，所述第五步中预压阶段，压头的移动速度为6-60mm/min。
8.根据权利要求6所述的LNG船用绝缘箱承压试验装置的试验方法，其特征在于，所述第六步中压头的移动速度为3-6mm/min。
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