CN113433008B - 一种深水平台焊接节点测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种深水平台焊接节点测试系统，包括：主机单元、液压单元和控制单元；所述控制单元分别与主机单元、液压单元连接；其中，所述主机单元包括：放置于钢板上的承载框架、安装于承载框架上的拉/压加载油缸、连接于拉/压加载油缸前端的抗侧向力机构、固定于承载框架顶端的反力支架和安装于反力支架上的弯曲加载油缸。本发明通过相位调整可以实现总荷载2000吨条件下大型复杂结构的单轴拉/压、单轴弯曲、双轴拉/压以及单双轴拉/压加弯曲复合载荷下的拉伸、疲劳测试。

Description

一种深水平台焊接节点测试系统
技术领域
本申请涉及加载试验技术领域，尤其涉及一种深水平台焊接节点测试系统。
背景技术
随着当前社会经济的迅速发展，当今社会的进步与经济的发展对石油、天然气等化石能源的需求越来越高。海洋作为化石能源储量最丰富的地区，对其合理、有效的开发至关重要。由于海上作业条件恶劣，因此大型深水平台及其关键部件的使用性能及可靠性对其制造和使用具有重要影响。对深水平台关键焊接节点和大型复杂焊接结构疲劳性能的研究，有助于对大型深水平台关键疲劳危险部位进行合理的疲劳设计，进而避免结构失效等事故的发生，保障海洋资源的合理、高效开发。
由于大型深水平台的关键焊接节点部位尺寸大、载荷复杂，因此需要搭建科学、实用的测试系统对其复杂的受力情况进行合理分析，获得有效、准确的试验数据，从而对关键焊接节点进行合理的疲劳设计，进而促进深水平台制造技术以及科学理论的进一步发展。针对现代制造业对深水平台及其关键焊接节点使用性能提出的要求，传统的疲劳试验机难以同步实现大尺寸、复杂载荷的精确试验。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种深水平台焊接节点测试系统，该系统能够实现大尺寸、复杂载荷的精确试验。
为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：
一种深水平台焊接节点测试系统，包括：
主机单元、液压单元和控制单元；所述控制单元分别与主机单元、液压单元连接；
其中，所述主机单元包括：放置于钢板上的承载框架、安装于承载框架上的拉/压加载油缸、连接于拉/压加载油缸前端的抗侧向力机构、固定于承载框架顶端的反力支架和安装于反力支架上的弯曲加载油缸。
可选的，所述反力支架上部安装升降机。
可选的，所述抗侧向力机构包括连接于拉/压加载油缸前端的承载支架、安装于承载支架的滚排、安装于滚排的安装板。
可选的，所述拉/压加载油缸与弯曲加载油缸可以通过相位调整实现单轴拉/压、单轴弯曲、双轴拉/压以及单双轴拉/压加弯曲复合加载。
可选的，所述拉/压加载油缸为四个，所述弯曲加载油缸为两个，可以实现同相位或不同相位的协同联动；其中，弯曲加载油缸可以调整弯矩的施加方向，实现360°内不同方向弯矩施加。
可选的，所述液压单元包括：力传感器、连接于力传感器的伺服阀、连接于伺服阀的伺服作动器、与伺服油缸同轴安装的磁致伸缩位移传感器。
可选的，所述液压单元还包括：油箱、与油箱相连接的双流程组装形式板式换热器、与伺服作动器相连接的子站和设置于油箱上方的过滤器和空气滤清器。
可选的，所述控制单元包括：依次连接的摄像头、LED屏幕、工业计算机和数据采集卡，其中，所述摄像头为四个，设置于主机四轴上。
可选的，所述控制单元采用电液伺服控制技术进行全程闭环控制，所述控制单元通过对力控制以及位移控制功能的选择，实现等载荷加载、载荷保持、位移等速率加载及位移保持的加载方式，在试验过程中能够实现所有控制方式以及控制速率的平滑切换。
可选的，所述测试系统为卧式结构。
本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
所述测试系统作为一种动态试验装置，具备双轴位移控制加载时保证中心点不变的功能，并具备相位可调加载功能，试验力可同时加载至峰谷值以满足不同复杂焊接结构试样在单轴拉/压、双轴拉/压以及单双轴拉/压加弯曲复合载荷作用下的拉伸、疲劳试验。所述测试系统具有操作简单、可靠性高、安全系数高、响应速度快以及控制精度高等特点。
该发明能够进行2000吨大尺寸K型、T型、Y型板板与管管复杂焊接结构试样在单轴拉/压、双轴拉/压以及单双轴拉/压加弯曲复合载荷作用下的拉伸、疲劳试验，进而对焊接结构合理的疲劳设计提供指导。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例提供的大型深水平台焊接节点复合加载测试系统的俯视示意图。
图2是本发明实施例提供的大型深水平台焊接节点复合加载测试系统的侧视示意图。
图3是本发明实施例提供的大型深水平台焊接节点复合加载测试系统的结构的布局图。
其中：1-承载框架；2-拉/压加载油缸；3-弯曲加载油缸；4-反力支架；5-试样安装台；6-抗侧向力机构；7-升降机；8-底座及减震垫；9-液压单元；10-主机单元；11-LED屏幕；12-高清摄像头；13-工业计算机。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
基于现有疲劳测试系统在尺寸以及载荷加载方面的局限性，本发明开发一种大型深水平台复杂结构焊接节点在多种载荷作用下的多轴加载测试系统，该系统能够进行2000吨大尺寸K型、T型、Y型板板与管管复杂焊接结构试样在单轴拉/压、双轴拉/压以及单双轴拉/压加弯曲复合载荷作用下的拉伸、疲劳试验，进而对焊接结构合理的疲劳设计提供指导。
本发明提出一种2000吨多轴加载全尺寸疲劳测试系统，能够实现多种载荷下的拉伸与疲劳试验，通过合理模拟深水平台及其关键焊接节点的复杂服役环境，为其制造过程中合理的疲劳设计提供重要的理论与工程基础。
如图1-3所示，本发明提供的测试系统为卧式结构，包括主机单元10、液压单元9和控制单元。
其中，主机单元10包括放置于地面的钢板以及放置于钢板上的八边形封闭式的承载框架1，钢板与承载框架1之间的底座及减震垫8，安装于承载框架1上的四个拉/压加载油缸2，牢固连接于拉/压加载油缸2前端的抗侧向力机构6，利用螺栓固定于承载框架1顶端并具有足够强度和刚度的反力支架4，安装于反力支架4上的弯曲加载油缸3以及试样安装台5。
进一步地，反力支架4上部安装升降机7，方便调整弯曲加载油缸3的位置以及安装试样。
进一步地，抗侧向力机构6包括连接于拉/压加载油缸前端的承载支架、安装于承载支架的滚排、安装于滚排的安装板。
进一步地，液压单元9包括力传感器、连接于力传感器的伺服阀，连接于伺服阀的伺服作动器，与伺服油缸同轴安装的磁致伸缩位移传感器，连接于加载油缸(拉/压加载油缸2和弯曲加载油缸3)的油箱，与油箱相连接的双流程组装形式板式换热器，与伺服作动器相连接的子站，还包括设置于油箱上方的过滤器和空气滤清器。
进一步地，控制单元主要包括设置于主机四轴的四个高清摄像头12以及与高清摄像头12相连的LED屏幕11，还包括与高清摄像头12相连的工业计算机13，还包括与工业计算机13相连的数据采集卡。控制单元采用电液伺服控制技术进行全程闭环控制，依靠安装于工业计算机13的试验软件，对力控制以及位移控制功能的选择，实现等载荷加载及载荷保持、位移等速率加载及位移保持多种可选加载方式，并且在试验过程中能够实现所有控制方式以及控制速率的平滑切换。
控制单元可实现数据采集自动化，以及数据的显示、处理以及打印功能，并嵌入了极限保护和超限报警功能，保证试验过程中的设备及人身安全并可实现试验过程中无人值守。
所述测试系统作为一种动态试验装置，具备双轴位移控制加载时保证中心点不变的功能，并具备相位可调加载功能，试验力可同时加载至峰谷值以满足不同复杂焊接结构试样在单轴拉/压、单轴弯曲、双轴拉/压以及单双轴拉/压加弯曲复合载荷作用下的拉伸、疲劳试验。并可实现数据采集自动化，以及数据的显示、处理以及打印功能，并嵌入了极限保护和超限报警功能，保证试验过程中的设备及人身安全并可实现试验过程中无人值守。所述测试系统具有操作简单、可靠性高、安全系数高、响应速度快以及控制精度高等特点。
本发明所述测试系统可服务于2000吨复合载荷工况下大型深水平台焊接节点复杂结构的拉伸、疲劳性能分析。通过与设计曲线标准中疲劳性能的对比分析，验证复合载荷工况下深水平台关键焊接节点所选用的疲劳设计曲线的适用性。并可以进行大尺寸焊接结构试样在单轴拉/压、双轴拉/压以及单双轴拉/压加弯曲复合载荷作用下的S-N曲线测试、S-N设计曲线的验证分析。此外，所述测试系统具有良好的扩展性，将来可适应管管复杂节点和锚链结构等不同结构件的疲劳性能测试，具有广阔的应用前景和经济效益，为海洋工程材料的疲劳性能评估提供重要理论依据。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种深水平台焊接节点测试系统，其特征在于，包括：
主机单元、液压单元和控制单元；所述控制单元分别与主机单元、液压单元连接；
其中，所述主机单元包括：放置于钢板上的承载框架、安装于承载框架上的拉/压加载油缸、连接于拉/压加载油缸前端的抗侧向力机构、固定于承载框架顶端的反力支架和安装于反力支架上的弯曲加载油缸；
所述抗侧向力机构包括连接于拉/压加载油缸前端的承载支架、安装于承载支架的滚排和安装于滚排的安装板；
所述拉/压加载油缸为四个，所述弯曲加载油缸为两个，所述系统具备双轴拉/压与双轴弯曲的六缸复合加载能力；
所述控制单元采用电液伺服控制技术进行全程闭环控制，所述控制单元通过对力控制以及位移控制功能的选择，实现等载荷加载、载荷保持、位移等速率加载及位移保持的加载方式，在试验过程中能够实现加载方式的平滑切换，进而所述拉/压加载油缸与弯曲加载油缸通过相位调整实现单轴拉/压、单轴弯曲、双轴拉/压以及单双轴拉/压加弯曲复合加载，以及实现同相位或不同相位的协同联动；其中，弯曲加载油缸可以调整弯矩的施加方向，实现360°内不同方向弯矩施加。
2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述反力支架上部安装升降机。
3.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述液压单元包括：力传感器、连接于力传感器的伺服阀、连接于伺服阀的伺服作动器、与伺服油缸同轴安装的磁致伸缩位移传感器。
4.如权利要求3所述的测试系统，其特征在于，所述液压单元还包括：油箱、与油箱相连接的双流程组装形式板式换热器、与伺服作动器相连接的子站和设置于油箱上方的过滤器和空气滤清器。
5.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述控制单元包括：依次连接的摄像头、LED屏幕、工业计算机和数据采集卡，其中，所述摄像头为四个，设置于主机四轴上。
6.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述测试系统为卧式结构。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113916703A (zh) * 2021-09-27 2022-01-11 中国海洋石油集团有限公司 一种双轴拉压弯曲复合加载疲劳实验装置
US20230324268A1 (en) * 2022-04-08 2023-10-12 Tianjin University Deepwater platform welded joint testing system
CN115541388B (zh) * 2022-11-30 2023-04-14 浙江大学杭州国际科创中心 海洋环境下双轴压缩蠕变测试系统及测试方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3064371A (en) * 1959-12-30 1962-11-20 Honeywell Regulator Co Control apparatus for earth moving equipment
CN103177149A (zh) * 2012-10-29 2013-06-26 中国二十二冶集团有限公司 钢结构焊接变形分析方法
CN203643254U (zh) * 2013-08-28 2014-06-11 吉林大学 基于拉/压、弯曲、疲劳复合载荷材料性能原位测试平台
CN104165811A (zh) * 2014-08-01 2014-11-26 天津大学 一种环形焊接试样蠕变试验装置
CN105203398A (zh) * 2015-10-16 2015-12-30 福州大学 桁式拱桥考虑腹杆节点应力幅值的实验加载装置及方法
CN205352857U (zh) * 2015-12-28 2016-06-29 济南三越测试仪器有限公司 电液伺服卧式拉压试验机
CN112161870A (zh) * 2020-10-23 2021-01-01 华侨大学 一种结构节点刚度测试的加载装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3064371A (en) * 1959-12-30 1962-11-20 Honeywell Regulator Co Control apparatus for earth moving equipment
CN103177149A (zh) * 2012-10-29 2013-06-26 中国二十二冶集团有限公司 钢结构焊接变形分析方法
CN203643254U (zh) * 2013-08-28 2014-06-11 吉林大学 基于拉/压、弯曲、疲劳复合载荷材料性能原位测试平台
CN104165811A (zh) * 2014-08-01 2014-11-26 天津大学 一种环形焊接试样蠕变试验装置
CN105203398A (zh) * 2015-10-16 2015-12-30 福州大学 桁式拱桥考虑腹杆节点应力幅值的实验加载装置及方法
CN205352857U (zh) * 2015-12-28 2016-06-29 济南三越测试仪器有限公司 电液伺服卧式拉压试验机
CN112161870A (zh) * 2020-10-23 2021-01-01 华侨大学 一种结构节点刚度测试的加载装置

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