CN106918507B - 单向驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置及实验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单向驱动式半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、DIC测试系统；管道支撑系统对实验管段的两端进行支撑；管道扩撑系统的内端面与实验管段的轴向中面重合；管道扩撑系统由拉杆或者丝杠驱动对实验管段进行扩撑，引起实验管段断裂；DIC测试系统对实验管段的断裂过程进行实时观测。相对于现有技术，本发明具实验试样采用全尺寸管道试样，直接从管道上截取，减小尺寸误差、约束误差等，保证数据的可靠性；实验采用液压缸或者电动机驱动装置，降低工作风险，减少成本；实验过程中，通过控制拉杆和丝杠的运动速度，可以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。

Description

单向驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置及实验方法
技术领域
本发明属于管道设计制造领域，具体地，涉及一种单向驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置及实验方法。
背景技术
管道断裂实验在确定管道断裂特性方面有重要的应用，现阶段的管道断裂实验可分为小型的实验室实验、大型的实验室实验和实际的结构实验。小型的实验室实验包括：三点弯曲试验、紧凑拉伸试验和落锤试验等，小型的实验室实验采用小试件研究断裂特性，管材试件与实际管道存在尺寸误差、约束误差等，影响对管道断裂特性的判断认识；大型的实验室实验如宽板试验，对实验机的加载能力要求极高，所需成本较高；实际的结构实验如全尺寸爆破试验，全尺寸爆破试验耗费极大的人力、物力，且实验过程有极大的危险性。为解决上述问题，亟需设计一种专用的在管道上进行管道断裂实验的实验装置。
发明内容
为克服现有的技术缺陷，本发明提供了一种直接在管段上进行断裂模拟实验的装置和实验方法，运用该装置可以实现在管段上安全的进行断裂实验，并且可以实时观测裂纹扩展情况，以解决常规管道断裂实验试件制备困难、误差较大、成本过高、危险性较大等难题，且结构简单，使用方便。
为实现上述目的，本发明采用下述方案：
单向驱动式半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、DIC测试系统；管道支撑系统对实验管段的两端进行支撑；管道扩撑系统的内端面与实验管段的轴向中面重合；管道扩撑系统由拉杆或者丝杠驱动对实验管段进行扩撑，引起实验管段断裂；DIC测试系统对实验管段的断裂过程进行实时观测。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、实验试样采用全尺寸管道试样，直接从管道上截取，减小尺寸误差、约束误差等，保证数据的可靠性。
2、实验采用液压缸或者电动机驱动装置，降低工作风险，减少成本。
3、实验过程中，通过控制拉杆和丝杠的运动速度，可以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。
4、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。
5、运用DIC测试装置实时观测裂纹扩展情况，方便获取所需数据。
附图说明
图1是单向液压驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置正视示意图。
图2是单向液压驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置实验过程中正视示意图。
图3是图1的径向半剖示意图。
图4是图2的径向半剖示意图。
图5是图3的A-A向的剖视示意图。
图6是图3的B-B向的剖视示意图。
图7是图4的C-C向的剖视示意图。
图8是与图1运动反向相反的单向液压驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置的径向半剖示意图。
图9是单向电机驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置正视示意图。
图10是单向电机驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置实验过程中正视示意图。
图11是图9的径向半剖示意图。
图12是图10的径向半剖示意图。
图13是与图9运动方向相反的单向电机驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置的径向半剖示意图。
图中：1、锥形块，2A、第一固定螺母，2B、第二固定螺母，3、拉杆，4、实验管段，5、凹槽，6A、左上橡胶圈，6B、右上橡胶圈，7、扇形块，8、弹性卡圈，9、橡胶卡圈，10、预制裂纹，11A、左上金属圈，11B、右上金属圈，12、光源，13、图像采集器，14、计算机，15、DIC(数字图像相关方法)测试系统，16管道扩撑系统，17、管道支撑系统，18A、左上卡圈，18B、右上卡圈，19A、左下卡圈，19B、右下卡圈，20A、左下金属圈，20B、右下金属圈，21A、左下橡胶圈，21B、右下橡胶圈，22、电动机，23、丝杠。
具体实施方式
实施例一
如图1至图7所示，单向液压驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置，包括：管道支撑系统17、管道扩撑系统16、拉杆3、DIC测试系统15；实验管段4的侧壁开设有轴向穿透预制裂纹10，预制裂纹10关于实验管段4的轴向中面对称；管道支撑系统17对实验管段4的两端进行支撑；管道扩撑系统16的内端面与实验管段4的轴向中面重合；管道扩撑系统16由拉杆3牵引对实验管段4的侧壁进行扩撑，引起实验管段4断裂；DIC测试系统15对实验管段4的断裂过程进行实时观测。
管道支撑系统17，包括：左上卡圈18A、左下卡圈19A、右上卡圈18B、右下卡圈19B、橡胶卡圈9；左上卡圈18A、左下卡圈19A位于实验管段4的左端，左上卡圈18A由内向外依次包括左上橡胶圈6A、左上金属圈11A，左下卡圈19A由内向外依次包括左下橡胶圈21A、左下金属圈20A；左上卡圈18A、左下卡圈19A通过螺栓将实验管段4的左端固定；右上卡圈18B、右下卡圈19B位于实验管段4的右端，右上卡圈18B由内向外依次包括右上橡胶圈6B、右上金属圈11B，右下卡圈19B由内向外依次包括右下橡胶圈21B、右下金属圈20B，右上卡圈18B、右下卡圈19B通过螺栓将实验管段4的右端固定；左上卡圈18A、左下卡圈19A与右上卡圈18B、右下卡圈19B相对于实验管段4径向中面完全对称。
橡胶卡圈9通过螺钉固定于实验管段4的右端内壁上。
管道扩撑系统16，包括：八块扇形块7、弹性卡圈8、锥形块1；八块扇形块7组合形成内壁为锥形通孔的圆柱体，圆柱体的侧壁开设设三圈凹槽5，三圈凹槽5沿圆柱体的轴向均匀分布；凹槽5内设弹性卡圈8，弹性卡圈8将扇形块7互相连接；圆柱体的外壁与实验管段4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；锥形块1沿中轴线穿过锥形通孔，锥形块1的长度小于锥形通孔的长度；锥形块1为圆台，内端面为大口径端；锥形块1与锥形通孔形状相互配合；拉杆3沿中轴线穿过锥形块1，拉杆3内端通过第一固定螺母2A固定于锥形块1上，拉杆3外端与液压装置相连，由液压装置牵引使管道扩撑系统16运动。
DIC(数字图像相关方法)测试系统15，包括：计算机14、光源12、图像采集器13；光源12对称放置在实验管段4预制裂纹10的上下两侧，图像采集器13安置在预制裂纹10正前侧，图像采集器13完全录制裂纹的扩展过程，图像采集器13与计算机14相连，图像采集器13采集的信息传输到计算机14中进行分析计算。
管道断裂模拟实验的实验方法，如图1至图7所示，采用上述单向液压驱动式管道断裂模拟实验装置，包括下述步骤：
1、将拉杆3通过中轴线与锥形块1的大径面以第一固定螺母2A固定，外端连接液压驱动装置。完成管道扩撑系统16和动力装置的组装。
2、将含有预制裂纹10的实验管段4套进管道扩撑系统16，调整管道扩撑系统16的最左端面与实验管段4的轴向对称面重合；然后将实验管段4放置在左下卡圈19A、右下卡圈19B上，实验管段4的左右两端与分别与左下卡圈19A的左端、右下卡圈19B右端对齐；将左上卡圈18A、右上卡圈18B分别对齐左下卡圈19A、右下卡圈19B放置在实验管段4上，同时用螺栓固定；最后在实验管段4内壁的最右端安装一圈橡胶卡圈9，并用螺钉固定在实验管段4上；
3、将光源12对称放置在实验管段4预制裂纹10的上下两侧，保证光源12的照射范围能够覆盖预制裂纹10，然后将图像采集器13安置在预制裂纹10的正前侧，使图像采集器13可以完全录制裂纹的扩展过程，图像采集器13与计算机14相连，完成DIC测试系统21的安装；
4、实验过程中，液压装置提供动力，控制拉杆3向右沿轴向缓慢运动，拉杆3通过第一固定螺母2A带动锥形块1向右沿轴向缓慢运动，同时扇形块7因为锥形块1的挤压沿径向向外缓慢扩展，预制裂纹11因为扇形块7的扩张运动也开始缓慢扩展，弹性卡圈8随之伸长，仍将八块扇形块7连接在一起；拉杆3的运动速度，可控制预制裂纹10的扩展速度；图像采集器13记录裂纹扩展全过程并传输到相连的计算机14中；计算机14进行相应的后处理。
实施例二
如图8所示，实施例二与实施例一的不同之处在于：八块扇形块7组合形成内壁为锥形通孔的圆柱体，锥形通孔朝内的一端直径小、朝外的一端直径大；锥形块1沿中轴线穿过锥形通孔，锥形块1的长度小于锥形通孔的长度；锥形块1为圆台，内端面为小口径端；锥形块1与锥形通孔形状相互配合；拉杆3沿中轴线穿过锥形块1，拉杆3通过第一固定螺母2A、第二固定螺母2B固定于锥形块1上，拉杆3外端与液压装置相连，由液压装置牵引使管道扩撑系统16运动；橡胶卡圈9安装在管道扩撑系统16的左端，通过螺钉固定于实验管段4的内壁上。
管道断裂模拟实验的实验方法，采用上述实验装置，与实施例一的不同之处在于：实验过程中，液压装置提供动力，控制拉杆3向左沿轴向缓慢运动，拉杆3通过第一固定螺母2A、第二固定螺母2B带动锥形块1向左沿轴向缓慢运动，同时扇形块7因为锥形块1的挤压沿径向向外缓慢扩展，预制裂纹11因为扇形块7的扩张运动也开始缓慢扩展，弹性卡圈8随之伸长，仍将八块扇形块7连接在一起；拉杆3的运动速度，可控制预制裂纹10的扩展速度；图像采集器13记录裂纹扩展全过程并传输到相连的计算机14中；计算机14进行相应的后处理。
实施例三
如图9至图12所示，单向电机驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置与实施例二的不同之处在于，采用丝杠23替代拉杆3，采用电动机22作为动力装置；丝杠23与锥形块1依靠螺纹连接。
管道断裂模拟实验的实验方法，如图11至图12所示，采用上述单向电机驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置，与实施例二的不同之处在于：实验过程中，电动机22提供动力，控制丝杠23绕轴向做旋转运动，然后丝杠23将旋转运动转化成锥形块1的绕轴向旋转运动和沿轴向向左的直线运动，同时扇形块7因为锥形块1的挤压沿径向向外缓慢扩展，预制裂纹10因为扇形块7的扩张运动也开始缓慢扩展，弹性卡圈8随之伸长，仍将八块扇形块7连接在一起。通过控制丝杠23的运动速度，可控制预制裂纹10的扩展速度。图像采集器13记录裂纹扩展全过程并传输到相连的计算机14中。计算机14进行相应的后处理。
实施例四
如图13所示，实施例四与实施例二的不同之处在于，采用丝杠23替代拉杆3，采用电动机22作为动力装置；丝杠23与锥形块1依靠螺纹连接。
管道断裂模拟实验的实验方法，如图13所示，采用上述实验装置，与实施例一的不同之处在于：实验过程中，电动机22提供动力，控制丝杠23绕轴向做旋转运动，然后丝杠23将旋转运动转化成锥形块1的绕轴向旋转运动和沿轴向向右的直线运动，同时扇形块7因为锥形块1的挤压沿径向向外缓慢扩展，预制裂纹10因为扇形块7的扩张运动也开始缓慢扩展，弹性卡圈8随之伸长，仍将八块扇形块7连接在一起。通过控制丝杠23的运动速度，可控制预制裂纹10的扩展速度；图像采集器13记录裂纹扩展全过程并传输到相连的计算机14中；计算机14进行相应的后处理。

Claims (8)

1.一种单向驱动式半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、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；管道扩撑系统的内端面与实验管段的轴向中面重合；管道扩撑系统由拉杆驱动对实验管段的侧壁进行扩撑，引起实验管段断裂；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包括左上橡胶圈、左上金属圈，左下卡圈由内向外依次包括左下橡胶圈、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包括右上橡胶圈、右上金属圈，右下卡圈由内向外依次包括右下橡胶圈、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；橡胶卡圈通过螺钉固定于实验管段的右端内壁上；
管道扩撑系统，包括：八块扇形块、弹性卡圈、锥形块；八块扇形块组合形成内壁为锥形通孔的圆柱体，圆柱体的侧壁开设设三圈凹槽，三圈凹槽沿圆柱体的轴向均匀分布；凹槽内设弹性卡圈，弹性卡圈将扇形块互相连接；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；锥形块沿中轴线穿过锥形通孔，锥形块的长度小于锥形通孔的长度；锥形块为圆台，内端面为大口径端；锥形块与锥形通孔形状相互配合；拉杆沿中轴线穿过锥形块，拉杆内端通过第一固定螺母固定于锥形块上，拉杆外端与液压装置相连，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到计算机中进行分析计算。
2.一种单向驱动式半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、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；管道扩撑系统的内端面与实验管段的轴向中面重合；管道扩撑系统由拉杆驱动对实验管段的侧壁进行扩撑，引起实验管段断裂；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包括左上橡胶圈、左上金属圈，左下卡圈由内向外依次包括左下橡胶圈、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包括右上橡胶圈、右上金属圈，右下卡圈由内向外依次包括右下橡胶圈、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；橡胶卡圈安装在管道内壁的中间，通过螺钉固定于实验管段的内壁上；
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到计算机中进行分析计算；
管道扩撑系统，包括：八块扇形块、弹性卡圈、锥形块；八块扇形块组合形成内壁为锥形通孔的圆柱体，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；凹槽内设弹性卡圈，弹性卡圈将扇形块互相连接；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；锥形块沿中轴线穿过锥形通孔，锥形块的长度小于锥形通孔的长度；锥形块为圆台，内端面为小口径端；锥形块与锥形通孔形状相互配合；拉杆沿中轴线穿过锥形块，拉杆通过第一固定螺母、第二固定螺母固定于锥形块上，拉杆外端与液压装置相连，由液压装置牵引使管道扩撑系统运动。
3.根据权利要求1所述的单向驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置，其特征在于，采用丝杠替代拉杆，采用电动机作为动力装置；丝杠与锥形块依靠螺纹连接。
4.根据权利要求2所述的单向驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置，其特征在于，采用丝杠替代拉杆，采用电动机作为动力装置；丝杠与锥形块依靠螺纹连接。
5.一种管道断裂模拟实验的实验方法，采用权利要求1所述单向驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置，其特征在于，包括下述步骤：
(1)、将拉杆通过中轴线与锥形块的大径面以第一固定螺母固定，外端连接液压驱动装置，完成管道扩撑系统和动力装置的组装；
(2)、将含有预制裂纹的实验管段套进管道扩撑系统，调整管道扩撑系统的最左端面与实验管段的轴向对称面重合；然后将实验管段放置在左下卡圈、右下卡圈上，实验管段的左右两端与分别与左下卡圈的左端、右下卡圈右端对齐；将左上卡圈、右上卡圈分别对齐左下卡圈、右下卡圈放置在实验管段上，同时用螺栓固定；最后在实验管段内壁的最右端安装一圈橡胶卡圈，并用螺钉固定在实验管段上；
(3)、将光源对称放置在实验管段预制裂纹的上下两侧，保证光源的照射范围能够覆盖预制裂纹，然后将图像采集器安置在预制裂纹的正前侧，使图像采集器可以完全录制裂纹的扩展过程，图像采集器与计算机相连，完成DIC测试系统的安装；
(4)、实验过程中，液压装置提供动力，控制拉杆向右沿轴向缓慢运动，拉杆通过第一固定螺母带动锥形块向右沿轴向缓慢运动，同时扇形块因为锥形块的挤压沿径向向外缓慢扩展，预制裂纹因为扇形块的扩张运动也开始缓慢扩展，弹性卡圈随之伸长，仍将八块扇形块连接在一起；拉杆的运动速度，可控制预制裂纹的扩展速度；图像采集器记录裂纹扩展全过程并传输到相连的计算机中；计算机进行相应的后处理。
6.一种管道断裂模拟实验的实验方法，采用权利要求2所述单向驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置，其特征在于，包括下述步骤：
(1)、将拉杆通过中轴线与锥形块以第一固定螺母、第二固定螺母固定，外端连接液压驱动装置，完成管道扩撑系统和动力装置的组装；
(2)、将含有预制裂纹的实验管段套进管道扩撑系统，调整管道扩撑系统的最左端面与实验管段的轴向对称面重合；然后将实验管段放置在左下卡圈、右下卡圈上，实验管段的左右两端与分别与左下卡圈的左端、右下卡圈右端对齐；将左上卡圈、右上卡圈分别对齐左下卡圈、右下卡圈放置在实验管段上，同时用螺栓固定；最后在实验管段内壁的中间安装一圈橡胶卡圈，并用螺钉固定在实验管段上；
(3)、将光源对称放置在实验管段预制裂纹的上下两侧，保证光源的照射范围能够覆盖预制裂纹，然后将图像采集器安置在预制裂纹的正前侧，使图像采集器可以完全录制裂纹的扩展过程，图像采集器与计算机相连，完成DIC测试系统的安装；
(4)、实验过程中，液压装置提供动力，控制拉杆向左沿轴向缓慢运动，拉杆通过第一固定螺母、第二固定螺母带动锥形块向左沿轴向缓慢运动，同时扇形块因为锥形块的挤压沿径向向外缓慢扩展，预制裂纹因为扇形块的扩张运动也开始缓慢扩展，弹性卡圈随之伸长，仍将八块扇形块连接在一起；控制拉杆的运动速度，可控制预制裂纹的扩展速度；图像采集器记录裂纹扩展全过程并传输到相连的计算机中；计算机进行相应的后处理。
7.一种管道断裂模拟实验的实验方法，采用权利要求4所述单向驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置，其特征在于，包括下述步骤：
(1)、将丝杠通过中轴线与锥形块以螺纹连接，外端连接电动机，完成管道扩撑系统和动力装置的组装；
(2)、将含有预制裂纹的实验管段套进管道扩撑系统，调整管道扩撑系统的最左端面与实验管段的轴向对称面重合；然后将实验管段放置在左下卡圈、右下卡圈上，实验管段的左右两端与分别与左下卡圈的左端、右下卡圈右端对齐；将左上卡圈、右上卡圈分别对齐左下卡圈、右下卡圈放置在实验管段上，同时用螺栓固定；最后在实验管段内壁的中间安装一圈橡胶卡圈，并用螺钉固定在实验管段上；
(3)、将光源对称放置在实验管段预制裂纹的上下两侧，保证光源的照射范围能够覆盖预制裂纹，然后将图像采集器安置在预制裂纹的正前侧，使图像采集器可以完全录制裂纹的扩展过程，图像采集器与计算机相连，完成DIC测试系统的安装；
(4)、实验过程中，电动机提供动力，控制丝杠绕轴向做旋转运动，然后丝杠将旋转运动转化成锥形块的绕轴向旋转运动和沿轴向向左的直线运动，同时扇形块因为锥形块的挤压沿径向向外缓慢扩展，预制裂纹因为扇形块的扩张运动也开始缓慢扩展，弹性卡圈随之伸长，仍将八块扇形块连接在一起；控制丝杠的运动速度，可控制预制裂纹的扩展速度；图像采集器记录裂纹扩展全过程并传输到相连的计算机中；计算机进行相应的后处理。
8.一种管道断裂模拟实验的实验方法，采用权利要求3所述单向驱动式半裂纹管道断裂模拟实验装置，其特征在于，包括下述步骤：
(1)、将丝杠通过中轴线与锥形块以螺纹连接，外端连接电动机，完成管道扩撑系统和动力装置的组装；
(2)、将含有预制裂纹的实验管段套进管道扩撑系统，调整管道扩撑系统的最左端面与实验管段的轴向对称面重合；然后将实验管段放置在左下卡圈、右下卡圈上，实验管段的左右两端与分别与左下卡圈的左端、右下卡圈右端对齐；将左上卡圈、右上卡圈分别对齐左下卡圈、右下卡圈放置在实验管段上，同时用螺栓固定；最后在实验管段内壁的右端安装一圈橡胶卡圈，并用螺钉固定在实验管段上；
(3)、将光源对称放置在实验管段预制裂纹的上下两侧，保证光源的照射范围能够覆盖预制裂纹，然后将图像采集器安置在预制裂纹的正前侧，使图像采集器可以完全录制裂纹的扩展过程，图像采集器与计算机相连，完成DIC测试系统的安装；
(4)、实验过程中，电动机提供动力，控制丝杠绕轴向做旋转运动，然后丝杠将旋转运动转化成锥形块的绕轴向旋转运动和沿轴向向右的直线运动，同时扇形块因为锥形块的挤压沿径向向外缓慢扩展，预制裂纹因为扇形块的扩张运动也开始缓慢扩展，弹性卡圈随之伸长，仍将八块扇形块连接在一起；控制丝杠的运动速度，可控制预制裂纹的扩展速度；图像采集器记录裂纹扩展全过程并传输到相连的计算机中；计算机进行相应的后处理。
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