CN107389470B - 一种油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置及方法，通过采用气动弹簧加载方式施加弯曲载荷，设计简单，通过将试样设置在若干支撑梁，使的试样安装方便，并且能有效减缓震动带来的冲击，确保设备运行稳定，同时，通过三轴加速度传感器监控试样状态，能够及时判断试样是否发生断裂，该装置控制系统操作性能良好，满足油井管弯曲疲劳检测的需要，为科研及质量检测提供数据基础。这种试验装置对于评估油井管实际疲劳寿命具有意义。

Description

一种油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置及方法
技术领域
本发明属于一种油井管弯曲疲劳试验装置及方法领域，涉及一种油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置及方法。
背景技术
随着深井、超深井、高压气井、水平井、大位移井等钻采条件较为苛刻的油气井的出现与逐步增多，对油井管质量和性能的要求也日趋严格。为了更好的控制油井管产品质量，减少失效，进一步研究油井管产品在旋转弯曲条件下的质量性能成为一个重要的研究方向。目前，对于弯曲疲劳失效的研究仅通过小试样或通过材质进行分析，而由于疲劳的尺寸效应，小试样的疲劳寿命显著高于全尺寸实物试验，试验结果存在很大误差。因此，设计开发一种模拟油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置，是解决油田现场钻井过程中出现的许多钻杆损伤、磨损及腐蚀等诸多问题的关键试验设备，同时也为开展油井管钻井技术及验证套管接头是否发生疲劳破坏研究提供依据。
发明内容
本发明的目的是提供一种油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置及方法。首先，由于诸多疲劳和磨损造成的钻杆失效或损伤案例无法通过全尺寸实物试验进行模拟，基于该事实，设计相关装置能够有效的模拟油井管全尺寸旋转弯曲疲劳状态下的疲劳寿命。同时，提出一种模拟油井管在复杂工况条件下钻进过程中旋转+弯曲的试验方法，本发明模拟油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验方法，充分考虑了油井管U型及S型两种弯曲状态，本发明设计一种通过气动弹簧施加弯曲载荷，齿轮皮带传动提供旋转速度，由位移传感器、圈数计数器等传感器通过控制系统，记录试验过程中的弯矩、旋转速度等相关参数，通过重力加速度传感器监控油井管断裂状态，完成油井管全尺寸旋转弯曲疲劳模拟试验。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置，包括电机、试验系统框架以及用于监控试样状态的三轴加速度传感器；试验系统框架上设置有若干能够移动的用于支撑试样的支撑梁，支撑梁上设置有若干气动弹簧，试样上粘贴有若干用于检测管状试样的弯曲应变的应变片，通过若干气动弹簧对试样施加弯曲载荷；电机与试样相连，并带动试样进行旋转。
本发明进一步的改进在于，支撑梁包括平行设置的第一可移动支撑梁、第二可移动支撑梁以及可移动尾部横梁；第一可移动支撑梁上设置有用于夹持试样的第一可旋转夹持装置，第二可移动支撑梁上设置有用于夹持试样的第二可旋转夹持装置。
本发明进一步的改进在于，试验系统框架上设置有支撑梁移动轨道，第一可移动支撑梁、第二可移动支撑梁、可移动尾部横梁均设置在支撑梁移动轨道上并能够沿支撑梁移动轨道移动；第一可移动支撑梁的一端设置有第一移动手柄，另一端设置有第四移动手柄；第二可移动支撑梁一端设置有有第二移动手柄，另一端设置有第五移动手柄；可移动尾部横梁一端设置有第三移动手柄，另一端设置有第六移动手柄。
本发明进一步的改进在于，气动弹簧包括第一气动弹簧、第二气动弹簧、第三气动弹簧和第四气动弹簧；第一可移动支撑梁上设置有第一气动弹簧和第三气动弹簧，第二可移动支撑梁上设置有第二气动弹簧和第四气动弹簧，第一气动弹簧和第三气动弹簧对称设置在试样两侧，并能够对试样施加弯曲载荷，第二气动弹簧和第四气动弹簧对称设置在试样两侧，并能够对试样施加弯曲载荷。
本发明进一步的改进在于，第一气动弹簧一侧设置有第一超声位移传感器，第二气动弹簧一侧设置有第二超声位移传感器，第三气动弹簧一侧设置有第三超声位移传感器，第四气动弹簧一侧设置有第四超声位移传感器。
本发明进一步的改进在于，试验系统框架一端设置有端部横梁，端部横梁上安装有用于监控试样状态的三轴加速度传感器。
本发明进一步的改进在于，电机经传动装置与试样相连。
一种油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验方法，包括以下步骤：
第1步，在试样夹持部位进行表面强化，使硬度达到400～500HV；
第2步，根据试样长度，通过第一可移动支撑梁、第二可移动支撑梁、可移动尾部横梁将试样装到试验框架上，并将试样牢固夹紧；
第3步，静止状态下，在试样上粘贴两组应变片，并且使两组应变片位于第一可移动支撑梁与第二可移动支撑梁之间；
第4步，计算机、第一气动弹簧、第二气动弹簧、第三气动弹簧、第四气动弹簧和应变片构成闭环控制回路，利用应变和弯矩之间的关系式，由计算机控制第一气动弹簧、第二气动弹簧、第三气动弹簧、第四气动弹簧施加弯曲载荷；施加弯曲载荷时，首先将第一气动弹簧、第二气动弹簧、第三气动弹簧、第四气动弹簧加上预压力，然后再通过增加第三气动弹簧、第四气动弹簧的压力来施加U型弯曲载荷，或者增加第三气动弹簧、第二气动弹簧的压力来施加S型弯曲载荷，直至应变片反馈的弯矩数值达到设定值；此时，通过第一超声位移传感器、第二超声位移传感器、第三超声位移传感器、第四超声位移传感器记录相应每个气动弹簧的位置，然后去掉弯曲载荷；
第5步，将第一气动弹簧、第二气动弹簧、第三气动弹簧、第四气动弹簧加上预压力，试样旋转下控制第一气动弹簧、第二气动弹簧、第三气动弹簧、第四气动弹簧至位移传感器记录的位置以施加指定的弯曲载荷；
第6步，将转速提高至设定转速，进行旋转弯曲疲劳试验，并连续记录加载方式、弯矩值、转速、循环次数以及时间；
第7步，试验过程中通过位于端部横梁上的三轴加速度传感器检测试样断裂情况，若发生试样断裂或其他异常状况，试验系统停止运转，试验结束。
本发明进一步的改进在于，第3步中，对于U型弯曲，一组应变片粘贴在距离第一可旋转夹持装置13夹持位置不小于
Figure BDA0001374313560000041
的圆周处，另一组应变片粘贴在距离第二可旋转夹持装置15夹持位置不小于
Figure BDA0001374313560000042
圆周处；
对于S型弯曲，一组应变片粘贴在距离第一可旋转夹持装置夹持位置
Figure BDA0001374313560000043
至
Figure BDA0001374313560000044
的圆周处，另一组应变片粘贴在距离第二可旋转夹持装置夹持位置
Figure BDA0001374313560000045
至
Figure BDA0001374313560000046
圆周处；其中，D表示试样外径，t表示是试样壁厚。
本发明进一步的改进在于，对于长度为4.0m至6.0m的试样，若三轴加速度的任一轴数值超过2g，则表明发生试样断裂或其他异常状况，试验结束。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明通过采用气动弹簧加载方式施加弯曲载荷，设计简单，通过将试样设置在若干支撑梁，使得试样安装方便，并且能有效减缓震动带来的冲击，确保设备运行稳定，同时，通过三轴加速度传感器监控试样状态，能够及时判断试样是否发生断裂，该装置控制系统操作性能良好，满足油井管旋转弯曲疲劳检测的需要，为科研及质量检测提供数据基础。这种试验装置对于评估油井管实际疲劳寿命具有意义。
进一步的，通过设置第一可旋转夹持装置和第二可旋转夹持装置，可以保证在试样收到弯曲载荷时，位置不偏移。
进一步的，第一可移动支撑梁、第二可移动支撑梁以及可移动尾部横梁能够沿支撑梁移动轨道移动，可以测量不同长度的试样。
进一步的，每个支撑梁的端部均设置有手柄，通过手柄便于移动支撑梁，改变其位置。
进一步的，通过设置第一气动弹簧、第二气动弹簧、第三气动弹簧和第四气动弹簧，通过控制每个气动弹簧的预应力，可以实现U型弯曲和S型弯曲的测试。
进一步的，若干气动弹簧均设置在支撑梁上，可以实现气动弹簧的位置的移动，可以对不同长度的试样进行施加载荷。
进一步的，通过电机传动，带动试样旋转，可以对不同长度的试样施加旋转速度。
本发明施加弯曲载荷时，首先将第一气动弹簧、第二气动弹簧、第三气动弹簧、第四气动弹簧加上预压力，然后再通过增加第三气动弹簧、第四气动弹簧的压力来施加U型弯曲载荷，或者增加第三气动弹簧、第二气动弹簧的压力来施加S型弯曲载荷，直至应变片反馈的弯矩数值达到设定值；此时，通过第一超声位移传感器、第二超声位移传感器、第三超声位移传感器、第四超声位移传感器记录相应每个气动弹簧的位置，然后去掉弯曲载荷；将第一气动弹簧、第二气动弹簧、第三气动弹簧、第四气动弹簧加上预压力，使试样旋转，然后，控制第一气动弹簧、第二气动弹簧、第三气动弹簧、第四气动弹簧至位移传感器记录的位置以施加指定的弯曲载荷；将转速提高至设定转速，进行旋转弯曲疲劳试验，并连续记录加载方式、弯矩值、转速、循环次数以及时间。试验过程中通过位于端部横梁上的三轴加速度传感器检测试样断裂情况，若发生试样断裂或其他异常状况，试验结束。本发明可以完成油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验，可以有效的模拟油井管，尤其是钻杆在旋转弯曲条件下的疲劳寿命。本发明充分考虑了油井管在水平井及大位移井工况条件下，可能承受的U型弯曲及S型弯曲的受力状态，所以能够有效的评估在该种受力状态下油井管的质量性能及疲劳寿命，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图中，1为端部横梁，2为试验系统框架，3为第一移动手柄，4为第一可移动支撑梁，5为第一气动弹簧，6为第二气动弹簧，7为第二移动手柄，8为第二可移动支撑梁，9为可移动尾部横梁，10为第三移动手柄，11为电机，12为第一超声位移传感器，13为第一可旋转夹持装置，14为应变片，15为第二可旋转夹持装置，16为第二超声位移传感器，17为试样，18为传动系统，19为三轴加速度传感器，20为第三超声位移传感器，21为第四移动手柄，22为第三气动弹簧，23为第四气动弹簧，24第五为移动手柄，25为第四超声位移传感器，26为支撑梁移动轨道，27为第六移动手柄。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参见图1，本发明的油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置，包括端部横梁1、试验系统框架2、第一可移动支撑梁4、第二可移动支撑梁8、可移动尾部横梁9、第一可旋转夹持装置13、第二可旋转夹持装置15、电机11和传动系统18；试验系统框架2上设置有支撑梁移动轨道26，第一可移动支撑梁4、第二可移动支撑梁8、可移动尾部横梁9平行设置，并且第一可移动支撑梁4、第二可移动支撑梁8、可移动尾部横梁9能够在支撑梁移动轨道26上移动，并且第一可移动支撑梁4的一端设置有第一移动手柄3，另一端设置有第四移动手柄21，第二可移动支撑梁8的一端设置有第二移动手柄7，另一端设置有第五移动手柄24，可移动尾部横梁9一端设置有第三移动手柄10，另一端设置有第六移动手柄27，通过每个可移动支撑梁两端的移动手柄，可以使可移动支撑梁在支撑梁移动轨道26上移动。
第一可移动支撑梁4上安装有用于夹持管状的试样17的第一可旋转夹持装置13，试样17与第一可移动支撑梁4垂直设置，第二可移动支撑梁8上安装有用于夹持试样17的第二可旋转夹持装置15，第一可移动支撑梁4上设置有第一气动弹簧5和第三气动弹簧22，第二可移动支撑梁8上设置有第二气动弹簧6和第四气动弹簧23，第一气动弹簧5和第三气动弹簧22对称设置在试样两侧，并能够对试样施加弯曲载荷，第二气动弹簧6和第四气动弹簧23对称设置在试样两侧，并能够对试样施加弯曲载荷。
第一可旋转夹持装置13和第二可旋转夹持装置15用于保证试样气动弹簧的作用下不发生偏移，保持其位置。试样17上粘贴有应变片14，用于检测试样17的弯曲应变。
试验系统框架2的端部设置有端部横梁1，端部横梁1与第一可移动支撑梁4平行设置，端部横梁1上安装有三轴加速度传感器19，用于监控试样17状态。
第一气动弹簧5一侧设置有第一超声位移传感器12，第二气动弹簧6一侧设置有第二超声位移传感器16，第三气动弹簧22一侧设置有第三超声位移传感器20，第四气动弹簧23一侧设置有第四超声位移传感器25，每个超声位移传感器用于记录相应每个气动弹簧的位移量。
根据试样17长度，调整第一可移动支撑梁4、第二可移动支撑梁8、可移动尾部横梁9在支撑梁移动轨道轨道26上的位置，然后将试样17穿过端部横梁1、第一可移动支撑梁4、第二可移动支撑梁8、可移动尾部横梁9安装在系统框架2上，通过旋转第一可旋转夹持装置13和第二可旋转夹持装置15将试样17紧固。
电机11经传动装置18(齿轮皮带)与试样17相连，并通过传动皮带带动试样17旋转，通过电机11控制旋转试样旋转速度。计算机用于控制弯曲和转速的施加，并采集转速、圈数、弯矩、位移等信息。
基于上述装置的油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验方法，包括以下步骤：
第1步，在试样17夹持部位进行表面强化，去除表面喷漆、氧化皮增加试样夹持部位粗糙度，强化完成后试样17表面硬度达到400～500HV；
第2步，根据试样17长度，按三等分试样长度的原则，通过调节第一可移动支撑梁4、第二可移动支撑梁8、可移动尾部横梁9的位置，然后将试样17装到试验框架2上，并将试样17牢固夹紧。并在较低转速(不大于20转每分钟)旋转状态下，检验试样17与试验框架2是否保持良好的同轴度，如若同轴度不好，需要重新安装并调整同轴度直至满足要求；
第3步，静止状态下，在试样17上粘贴应变片14，具体需要粘贴两组应变片，每组应变片为四个单向应变片并沿试样圆周均布，两组应变片应粘贴在第一可移动支撑梁4与第二可移动支撑梁8之间；
对于U型弯曲，一组应变片粘贴在距离第一可旋转夹持装置13夹持位置不小于
Figure BDA0001374313560000081
Figure BDA0001374313560000082
的圆周处，另一组应变片粘贴在距离第二可旋转夹持装置15夹持位置不小于
Figure BDA0001374313560000083
的圆周处；
对于S型弯曲，一组应变片粘贴在距离第一可旋转夹持装置13夹持位置
Figure BDA0001374313560000084
至
Figure BDA0001374313560000085
的圆周处，另一组应变片粘贴在距离第二可旋转夹持装置15夹持位置
Figure BDA0001374313560000086
至
Figure BDA0001374313560000087
的圆周处。其中，D表示试样外径，t表示试样壁厚。
第4步，计算机、第一气动弹簧5、第二气动弹簧6、第三气动弹簧22、第四气动弹簧23和应变片构成闭环控制回路，利用应变和弯矩之间的关系式，由计算机控制第一气动弹簧5、第二气动弹簧6、第三气动弹簧22、第四气动弹簧23施加弯曲载荷；施加弯曲载荷时，首先将第一气动弹簧5、第二气动弹簧6、第三气动弹簧22、第四气动弹簧23加上预压力(18～22psi)，然后再通过增加第三气动弹簧22、第四气动弹簧23的压力来施加U型弯曲载荷，或者增加第三气动弹簧22、第二气动弹簧6的压力来施加S型弯曲载荷，直至应变片反馈的弯矩数值达到设定值；此时，通过第一超声位移传感器12、第二超声位移传感器16、第三超声位移传感器20、第四超声位移传感器25记录相应每个气动弹簧的位置，然后去掉弯曲，再去掉应变片与计算机之间进行通讯的数据线；
第5步，启动试验系统，将第一气动弹簧5、第二气动弹簧6、第三气动弹簧22、第四气动弹簧23加上预压力(18～22psi)，使试样17转速达到10转每分钟至20转每分钟，然后，控制第一气动弹簧5、第二气动弹簧6、第三气动弹簧22、第四气动弹簧23至第一超声位移传感器12、第二超声位移传感器16、第三超声位移传感器20、第四超声位移传感器25记录的位置以施加指定的弯曲载荷；
第6步，将转速提高至设定转速，进行旋转弯曲疲劳试验，并通过数据采集系统连续记录加载方式、弯矩值、转速、循环次数、时间等数据，并传输给计算机。
第7步，试验过程中通过位于端部横梁1上的三轴加速度传感器19检测试样断裂情况，对于试样长度为4.0m至6.0m的试样，若三轴加速度的任一轴数值超过2g，则表明发生试样断裂或其他异常状况，试验系统停止运转，试验结束。
本发明在充分考虑了油井管工况条件存在U型及S型两种弯曲状态情况下，提出通过气动弹簧施加弯曲载荷，齿轮皮带传动提供旋转速度，三轴加速度传感器监控试样状态的油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置及方法。基于此装置和方法，完成油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验，可以有效的模拟油井管，尤其是钻杆在旋转弯曲条件下的疲劳寿命。本发明充分考虑了油井管在水平井及大位移井工况条件下，可能承受的U型弯曲及S型弯曲的受力状态，能够有效的评估在该种受力状态下油井管的质量性能及疲劳寿命。试验系统通过气动弹簧加载方式施加弯曲载荷，设计简单，试样安装方便，并且能有效减缓震动带来的冲击，设备运行稳定，通过三轴加速度传感器监控试样状态，能够及时判断试样是否发生断裂，控制系统操作性能良好，满足油井管弯曲疲劳检测的需要，为科研及质量检测提供数据基础。因此，其应用前景良好。
针对规格为5米长Φ101.6mm×8.38mm S135HLST39抗扭特殊扣钻杆进行旋转弯曲疲劳试验，弯曲采用四点U型弯曲，根据实际使用工况确定钻杆狗腿度(18°/30m)、钻速(120rpm/min)，首先根据试样长度明确了夹持位置，对试样17夹持部位进行表面强化，依据设定好的夹持位置，调整可移动尾部横梁9、第一可移动支撑梁4以及第二可移动支撑梁8，待试样位置调整好以后，将试样17穿过端部横梁1、第一可移动支撑梁4、第二可移动支撑梁8以及可移动尾部横梁9安装在系统框架2上，用第一可旋转夹持装置13以及第二可旋转夹持装置15紧固试样，并在10转每分钟的旋转状态下检验，确保试样14与试验框架2的同轴度。
然后，静止状态下，在试样17上粘贴两组应变片14，每组应变片为四个单向应变片并沿圆周均布，两组应变片均粘贴在第一可移动支撑梁4和第二可移动支撑梁8之间，一组应变片粘贴在距离第一可旋转夹持装置13夹持位置中心为150mm圆周处，另一组应变片粘贴在距离第二可旋转夹持装置15夹持位置150mm圆周处。检验应变片均处于良好状态后，将四个气动弹簧(第一气动弹簧5、第二气动弹簧6、第三气动弹簧22以及第四气动弹簧23)加上预压力20psi，此时将应变清零，然后再通过增加第三气动弹簧22以及第四气动弹簧23的压力来施加U型弯曲载荷，直至应变片反馈的弯矩数值达到设定值，此时在计算机上点击保存，计算机将自动记录超第一超声位移传感器12、第二超声位移传感器16、第三超声位移传感器20以及第四超声位移传感器25检测到的每个气动弹簧的位置，然后去掉弯曲，再去掉应变片与计算机之间进行通讯的数据线。
启动试验系统，将四个气动弹簧(第一气动弹簧5、第二气动弹簧6、第三气动弹簧22以及第四气动弹簧23)加上预压力20psi，通过电机11及传动装置18带动试样旋转，使试样17转速达到20rpm/min，此时，控制第一气动弹簧5、第二气动弹簧6、第三气动弹簧22以及第四气动弹簧23至位移传感器记录的位置以施加指定的弯曲载荷，然后增加旋转速度至120rpm/min，试验过程中通过试验控制系统记录试验过程中加载方式、弯矩，转速、循环次数、时间及各传感器相关数据等相关参数，在弯矩4230英尺磅条件下，试样旋转6945326圈数时，三轴加速度传感器19超限报警，停止实验，试样发生断裂失效，试验结束。

Claims (10)

1.一种油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置，其特征在于，包括电机(11)、试验系统框架(2)以及用于监控试样(17)状态的三轴加速度传感器(19)；试验系统框架(2)上设置有若干能够移动的用于支撑试样(17)的支撑梁，支撑梁上设置有若干气动弹簧，试样(17)上粘贴有若干用于检测管状试样(17)的弯曲应变的应变片(14)，通过若干气动弹簧对试样(17)施加弯曲载荷；电机(11)与试样(17)相连，并带动试样(17)进行旋转。
2.根据权利要求1所述的一种油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置，其特征在于，支撑梁包括平行设置的第一可移动支撑梁(4)、第二可移动支撑梁(8)以及可移动尾部横梁(9)；第一可移动支撑梁(4)上设置有用于夹持试样(17)的第一可旋转夹持装置(13)，第二可移动支撑梁(8)上设置有用于夹持试样(17)的第二可旋转夹持装置(15)。
3.根据权利要求2所述的一种油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置，其特征在于，试验系统框架(2)上设置有支撑梁移动轨道(26)，第一可移动支撑梁(4)、第二可移动支撑梁(8)、可移动尾部横梁(9)均设置在支撑梁移动轨道(26)上并能够沿支撑梁移动轨道(26)移动；第一可移动支撑梁(4)的一端设置有第一移动手柄(3)，另一端设置有第四移动手柄(21)；第二可移动支撑梁(8)一端设置有有第二移动手柄(7)，另一端设置有第五移动手柄(24)；可移动尾部横梁(9)一端设置有第三移动手柄(10)，另一端设置有第六移动手柄(27)。
4.根据权利要求3所述的一种油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置，其特征在于，气动弹簧包括第一气动弹簧(5)、第二气动弹簧(6)、第三气动弹簧(22)和第四气动弹簧(23)；第一可移动支撑梁(4)上设置有第一气动弹簧(5)和第三气动弹簧(22)，第二可移动支撑梁(8)上设置有第二气动弹簧(6)和第四气动弹簧(23)，第一气动弹簧(5)和第三气动弹簧(22)对称设置在试样两侧，并能够对试样施加弯曲载荷，第二气动弹簧(6)和第四气动弹簧(23)对称设置在试样两侧，并能够对试样施加弯曲载荷。
5.根据权利要求4所述的一种油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置，其特征在于，第一气动弹簧(5)一侧设置有第一超声位移传感器(12)，第二气动弹簧(6)一侧设置有第二超声位移传感器(16)，第三气动弹簧(22)一侧设置有第三超声位移传感器(20)，第四气动弹簧(23)一侧设置有第四超声位移传感器(25)。
6.根据权利要求1所述的一种油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置，其特征在于，试验系统框架(2)一端设置有端部横梁(1)，端部横梁(1)上安装有用于监控试样(17)状态的三轴加速度传感器(19)。
7.根据权利要求1所述的一种油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验装置，其特征在于，电机(11)经传动装置(18)与试样(17)相连。
8.一种基于权利要求4所述装置的油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
第1步，在试样(17)夹持部位进行表面强化，使硬度达到400～500HV；
第2步，根据试样(17)长度，通过第一可移动支撑梁(4)、第二可移动支撑梁(8)、可移动尾部横梁(9)将试样(17)装到试验框架(2)上，并将试样(17)牢固夹紧；
第3步，静止状态下，在试样(17)上粘贴两组应变片(14)，并且使两组应变片位于第一可移动支撑梁(4)与第二可移动支撑梁(8)之间；
第4步，计算机、第一气动弹簧(5)、第二气动弹簧(6)、第三气动弹簧(22)、第四气动弹簧(23)和应变片构成闭环控制回路，利用应变和弯矩之间的关系式，由计算机控制第一气动弹簧(5)、第二气动弹簧(6)、第三气动弹簧(22)、第四气动弹簧(23)施加弯曲载荷；施加弯曲载荷时，首先将第一气动弹簧(5)、第二气动弹簧(6)、第三气动弹簧(22)、第四气动弹簧(23)加上预压力，然后再通过增加第三气动弹簧(22)、第四气动弹簧(23)的压力来施加U型弯曲载荷，或者增加第三气动弹簧(22)、第二气动弹簧(6)的压力来施加S型弯曲载荷，直至应变片反馈的弯矩数值达到设定值；此时，通过第一超声位移传感器(12)、第二超声位移传感器(16)、第三超声位移传感器(20)、第四超声位移传感器(25)记录相应每个气动弹簧的位置，然后去掉弯曲载荷；
第5步，将第一气动弹簧(5)、第二气动弹簧(6)、第三气动弹簧(22)、第四气动弹簧(23)加上预压力，试样(17)旋转下控制第一气动弹簧(5)、第二气动弹簧(6)、第三气动弹簧(22)、第四气动弹簧(23)至位移传感器记录的位置以施加指定的弯曲载荷；
第6步，将转速提高至设定转速，进行旋转弯曲疲劳试验，并连续记录加载方式、弯矩值、转速、循环次数以及时间；
第7步，试验过程中通过位于端部横梁(1)上的三轴加速度传感器(19)检测试样断裂情况，若发生试样断裂或其他异常状况，试验系统停止运转，试验结束。
9.根据权利要求8所述的油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验方法，其特征在于，第3步中，对于U型弯曲，一组应变片粘贴在距离第一可旋转夹持装置(13)夹持位置不小于
Figure FDA0002424147730000031
的圆周处，另一组应变片粘贴在距离第二可旋转夹持装置(15)夹持位置不小于
Figure FDA0002424147730000032
圆周处；
对于S型弯曲，一组应变片粘贴在距离第一可旋转夹持装置13夹持位置
Figure FDA0002424147730000033
至
Figure FDA0002424147730000034
的圆周处，另一组应变片粘贴在距离第二可旋转夹持装置15夹持位置
Figure FDA0002424147730000035
至
Figure FDA0002424147730000036
圆周处；其中，D表示试样外径，t表示是试样壁厚。
10.根据权利要求8所述的油井管全尺寸旋转弯曲疲劳试验方法，其特征在于，第7步中，对于长度为4.0m至6.0m的试样，若三轴加速度的任一轴数值超过2g，则表明发生试样断裂或其他异常状况，试验结束。
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