CN117226744A - 圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置及其拆装方法 - Google Patents

Abstract

圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置及其拆装方法，它涉及结构部件测试领域。本发明为了解决现有圆管构件侧向冲击试验的固定约束装置存在设计复杂、安装拆卸试件困难和试验效率低的问题。本发明的固定端约束装置包括两个支持模块和两个内部胀紧装置，两个支持模块左右对称布置，圆管穿过两个支持模块并在支持模块的夹持下实现端部径向方向的固定，圆管的左右端部内分别插装有一个内部胀紧装置，且内部胀紧装置的销钉穿过圆管的预留孔位并卡装在支持模块的预制孔内，实现圆管的轴向方向位移约束。本发明固定端约束装置的拆装方法包括：步骤一：试验前安装阶段；步骤二：试验后拆卸阶段。本发明用于圆管构件侧向冲击试验。

Description

圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置及其拆装方法

技术领域

本发明涉及一种固定端约束装置及其拆装方法，具体涉及圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置及其拆装方法，属于结构部件的测试领域。

背景技术

在工程结构领域，圆管构件以自身优良的力学性能和简洁明快的外形成为网架、管桁架、海洋平台等结构中最常用的结构型材。同时，圆管也是输油、输气、输水等民生工程的重要构件。圆管构件在其服役期间，不可避免遭受侧向冲击作用。比如导管架平台结构长期处于复杂恶劣的海洋环境中，承受潮汐、风浪和船舶撞击的概率非常大；暴露于环境中的输油管线也极易受到落石、风致飞射物等物体撞击。在国际上针对海洋平台结构及钢管抗冲击设计已有专门的标准，如：挪威标准、挪威船级社标准、美国石油协会标准、英国安全与健康执行局标准和国际标准，这些标准针对海洋平台用圆管抗侧向冲击设计均有详细的规定。已有的研究表明，圆管构件的材料性能、径厚比和长径比等参数对其在侧向冲击荷载下的响应及失效机理影响很大。采用侧向冲击试验的方式是开展圆管类构件抗侧向冲击性能研究的主要技术手段。

圆管构件边缘约束形式主要有简支约束、固定端约束和滑动约束三类，在开展冲击试验或抗冲击性能评估中多采用两端固支约束的形式。目前在开展圆管侧向冲击试验时，固定端约束装置多存在设计繁琐、安装及拆卸困难等问题，试验效率较低、耗费较多人力、财力。

圆管固定端约束主要是约束圆管端部的位移和转动，具体包括：轴向位移约束、径向位移约束及转动约束，其中径向位移包括管内方向和管外方向。既有的研究机构多采用落锤冲击试验系统开展圆管抗冲击试验时，为实现圆管的固定端约束，主要采用如下措施进行：

（1）轴向位移约束：在圆管两端焊接端板用来约束圆管的轴向位移，或者在圆管末端进行钻孔，插入插销限定其轴向位移。

上述约束方式在试验中主要存在下列不足：试验前，圆管需要焊接端板，增加了工作量；端板焊接位置精度较差时，会给试件安装带来困难；试验结束后，由于圆管发生大变形，端板或插销易与夹持装置卡死，给试件拆卸带来困难。

（2）径向位移和转动约束：通过夹持装置来约束圆管外部位移，在管内填充钢棒进行管内位移约束。

上述约束方式在试验中主要存在下列不足：由于夹持系统为半圆形，在试件安装、拆卸时，易与夹持系统发生卡死现象；在冲击试验结束后，由于圆管发生了较大的变形，内部填充的钢棒与圆管易卡死，从而不易拔出钢棒进行下次试验。

综上所述，既有的用于圆管构件侧向冲击试验的固定约束装置存在设计复杂、安装拆卸试件困难、试验效率低等技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有圆管构件侧向冲击试验的固定约束装置存在设计复杂、安装拆卸试件困难和试验效率低的问题。进而提供一种圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置及其拆装方法。

本发明的技术方案是：圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置包括两个支持模块和两个内部胀紧装置，两个支持模块左右对称布置，圆管穿过两个支持模块并在支持模块的夹持下实现端部径向方向的固定，圆管的左右端部内分别插装有一个内部胀紧装置，且内部胀紧装置的销钉穿过圆管并卡装在支持模块的预制孔内，实现圆管的轴向方向固定；其中，每个支持模块均包括底座模块、夹紧模块、高强绳索件和液压油缸组件，底座模块的上部为圆弧形内凹面，所述圆弧形内凹面上设有多个预制孔，夹紧模块扣装在放置在圆弧形内凹面上的圆管的端部，高强绳索件包覆在夹紧模块上，且高强绳索件的两端通过位于底座模块上的压缸组件将高强绳索件锁紧实现固定；每个内部胀紧装置均包括限位板、外筒、外径调整盘、螺杆和多个可伸缩杆件，限位板安装在外筒的一端，且限位板上开设有与外筒内径相同的圆孔，外径调整盘安装在外筒的另一端，多个可伸缩杆件插装在外筒内，螺杆穿过限位板上的圆孔并伸入到外筒内，螺杆与外筒之间采用螺纹连接，螺杆旋拧过程中，螺杆的头部与多个可伸缩杆件接触，在螺杆头部外径的变化下实现多个可伸缩杆件的伸缩，多个可伸缩杆件伸出圆管上的通孔后卡在预制孔上,螺杆头部外侧的变截面端部随插装深度的变化推动外径调整盘外扩顶设在圆管的内壁上。

进一步地，底座模块包括倒T型基座和两个分装座，倒T型基座的上部加工有多排滑道，分装座的底端面上加工有多个滑槽，两个分装座相向滑动插装在倒T型基座上，两个分装座滑动扣合后形成圆弧形内凹面。

进一步地，夹紧模块包括两个扇形块，两个扇形块的外圆周表面上均加工有多个内弧槽，两个扇形块的内侧壁上开设有多个预制孔，两个扇形块相对扣合并与两个分装座组装后形成圆形空腔实现圆管端部的容纳。

进一步地，高强绳索件包括两个槽钢和多根钢丝绳，多根钢丝绳并排布置，多根钢丝绳的两侧端部分别与一个槽钢连接。

进一步地，液压油缸组件包括多个液压油缸和两个安装条，多个液压油缸分成两组，两组液压油缸安装在倒T型基座的两侧，每组液压油缸的上端安装有一个安装条，安装条插装在槽钢内，安装条与槽钢之间通过多个螺栓可拆卸连接。

进一步地，外径调整盘包括多个伸缩块，多个伸缩块呈圆周方向布置，且多个伸缩块组装后外圆周为圆形，多个伸缩块组装后的内部中心为圆孔，所述圆孔在螺杆端部的推拉作用下实现外圆周直径的伸缩。

进一步地，螺杆包括杆体和变截面段，杆体和变截面段顺次连接并制成一体。

进一步地，可伸缩杆件包括多个销钉，多个销钉环形排布并穿设在圆管上，且多个销钉的下端面与螺杆相抵。

优选地，可伸缩杆件的数量为4个或6个。

本发明还提供了一种圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置的拆装方法，它包括以下步骤：

步骤一：试验前安装阶段；

步骤一一：将内部胀紧装置塞入试件圆筒的内部，通过调整螺杆伸入到试件圆筒上的开口位置，并使得销钉与试件圆筒上的开口位置对准；

步骤一二：通过六角扳手旋动内侧壁上加工有外螺纹的螺杆，使得变截面段旋进外径调整盘的中心，并在变截面段旋紧过程中产生的径向位移并与试件圆杆的内侧壁接触、胀紧；

于此同时，通过带外螺纹的螺杆的轴向前进，使得带有弹簧的销钉发生径向移动并通过试件圆管的预制孔，伸入到底座模块和夹紧模块上的预制孔中；

步骤一三：通过底座模块和夹紧模块将试件圆管夹持，并通过液压油缸组件拉紧高强绳索件，使得整个支持模块处于锁紧状态为止；

步骤二：试验后拆卸阶段；

步骤二一：通过六角扳手旋松带外螺纹的螺杆，使得外径调整盘依靠自身重力沿长条形孔滑动并恢复到初始位置；于此同时，销钉也会依靠弹簧的拉力，沿着径向从预制孔中逐渐回缩至初始状态；

步骤二二：待销钉跟外径调整盘均恢复至初始状态，便将整个胀紧装置从试件圆管中拔出，再拆卸支持模块，直到将支持模块拆开后取出圆管，至此，完成了圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置的拆装。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、本发明的试件圆管安装拆卸方便、操作简单，采用本发明的端部约束装置后，圆管的两端无需焊接端板，仅仅通过在指定位置开孔即可，从而大大提高冲击试验效率，降低试件加工成本。

2、本发明的支持模块采用开瓣式的底座模块和夹紧模块，不但结构简单，便于制造，而且通过对扣就能够实现快速安装，有效的节省了试验安装工序和安装时间。另外，本发明的底座模块和夹紧模块之间形成的圆形腔室能够根据实际试验需求适用于不同管径的圆管试验。

3、本发明的内部胀紧装置结构简单，功能巧妙。通过螺杆能够同时控制外径调整盘的外径和可伸缩杆件伸出的长度，适用于不同管径的圆管试验,结构简单，实用性强。

4、本发明的内部旋进螺杆采用台阶式平缓过渡而不是锥形连续过渡，不仅实现了通过螺杆旋进控制外径调整盘的外径和可伸缩杆件伸出的长度，还能有效控制在冲击试验过程中调整盘在径向不产生位移且整个胀紧装置不发生轴向位移。

5、本发明的销钉与胀紧装置外筒采用弹簧连接，可实现销钉的径向自由伸缩，与直接将销钉插入预先在构件上打好的孔内相比，弹簧连接可大幅度提高试件安装和拆卸效率。

6、本发明的外筒内带有螺纹，与不带螺纹的外筒相比，不仅能通过螺纹精确控制螺杆的旋进量从而控制销钉的径向伸缩位移，在冲击试验过程中，还能起到限制胀紧装置轴向位移的作用，进一步增强销钉对试件轴向位移的限制作用。

7、本发明的胀紧装置的限位盘不仅能实现对胀紧装置的安装定位，同时也能在冲击试验过程中提供试件轴向位移的最后保证，在销钉失效的情况下，限制试件的轴向位移。

8、本发明装置零件可拆卸，可根据实际试验需求更换对应尺寸的零件便可满足试验需求，适用面广，可重复使用，可大大节约试验时间和成本。

附图说明

图1是本发明的爆炸图。

图2是本发明的整体结构示意图。

图3是本发明支持模块与圆管拆开过程的分解示意图。

图4是本发明支持模块中先拆除高强绳索件时的结构示意图。

图5是本发明内部胀紧装置的外部结构示意图。此时，外径调整盘采用扇形板时的结构示意图。

图6是内部胀紧装置的初始状态。

图7是图6中螺杆内旋一部分变截面段时的示意图。

图8是在图7的基础上再次内旋时的示意图。

图9是内部胀紧装置安装在圆管内的结构示意图。

图10是本发明内部胀紧装置的外部结构示意图。此时，外径调整盘采用伞状支撑块时的结构示意图。

图11是本发明待试件圆管的整体结构示意图。

图12是圆管安装在底座模块上的示意图。

图13是图12基础上装配有内部胀紧装置后的结构示意图。

图14是图13基础上装配有夹紧模块后的结构示意图。

图15是图14基础上装配有高强绳索件和液压油缸组件的结构示意图。

图16是图15基础上安装有侧向冲击试验台的示意图。

其中，1为圆管、2为底座模块、2-1为倒T型基座、2-2为分装座、2-3为滑道、3为夹紧模块、3-1为扇形块、3-2为内弧槽、4为高强绳索件、4-1为槽钢、4-2为钢丝绳、5为液压油缸组件、5-1为液压油缸、5-2为安装条、6为预制孔、7为限位板、8为外筒、9为外径调整盘、9-1为伸缩块、9-2为固定板、9-3为长条形孔、10为螺杆、10-1为杆体、10-2为外螺纹内筒、10-3为伸缩变截面杆体、10-4为端部连接盘、10-5为头部变截面螺杆、11为可伸缩杆件、11-1为销钉、11-2为弹簧。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图16说明本实施方式，本实施方式包括两个支持模块和两个内部胀紧装置，两个支持模块左右对称布置，圆管1穿过两个支持模块并在支持模块的夹持下实现端部径向方向的固定，圆管1的左右端部内分别插装有一个内部胀紧装置，且内部胀紧装置的销钉11-1穿过圆管1并卡装在支持模块的预制孔6内，实现圆管1的轴向方向固定；其中，每个支持模块均包括底座模块2、夹紧模块3、高强绳索件4和液压油缸组件5，底座模块2的上部为圆弧形内凹面，所述圆弧形内凹面上设有多个预制孔6，夹紧模块3扣装在放置在圆弧形内凹面上的圆管1的端部，高强绳索件4包覆在夹紧模块3上，且高强绳索件4的两端通过位于底座模块2上的压缸组件5将高强绳索件4锁紧实现固定；每个内部胀紧装置均包括限位板7、外筒8、外径调整盘9、螺杆10和多个可伸缩杆件11，限位板7安装在外筒8的一端，且限位板7上开设有与外筒8内径相同的圆孔，外径调整盘9安装在外筒8的另一端，多个可伸缩杆件11插装在外筒8内，螺杆10穿过限位板7上的圆孔并伸入到外筒8内，螺杆10与外筒8之间采用螺纹连接，螺杆10旋拧过程中，螺杆10的头部与多个可伸缩杆件11接触，在螺杆10头部外径的变化下实现多个可伸缩杆件11的伸缩，多个可伸缩杆件11伸出圆管1上的通孔后卡在预制孔6上,螺杆10头部外侧的变截面端部随插装深度的变化推动外径调整盘9外扩顶设在圆管1的内壁上。

本实施方式通过采用支持模块将圆管1的端部进行固定，在高强绳索件4和液压油缸组件5的夹持力作用下实现对圆管端部径向方向的固定。同时，通过内部胀紧装置实现圆管端部轴向方向的固定，有效防止了圆管绕轴线方向进行转动。

另外，内部胀紧装置还能够起到对圆管端部起到支撑作用，防止圆管端部在进行侧向冲击试验过程中发生较大变形，导致无法拆卸的问题。本实施方式的内部胀紧装置在起到支撑圆管端部进而避免了圆管发生变形。

具体实施方式二：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式的底座模块2包括倒T型基座2-1和两个分装座2-2，倒T型基座2-1的上部加工有多排滑道2-3，分装座2-2的底端面上加工有多个滑槽，两个分装座2-2相向滑动插装在倒T型基座2-1上，两个分装座2-2滑动扣合后形成圆弧形内凹面。如此设置，倒T型基座2-1与试验平台之间固定连接，倒T型基座2-1的底部更加稳定，便于圆管在受到侧向冲击力时仍然保持固定不动。两个分装座2-2采用滑动扣合的方式进行连接，由于该滑道2-3是沿倒T型基座2-1长度方向进行设定的，因此，其能够防止分装座2-2在受到较大冲击力后在倒T型基座2-1宽度方向上不发生位移变化。且分装座2-2的外侧面沿竖直方向上开设有多个U形凹槽，所述U形凹槽的数量与尺寸与内弧槽3-2相同。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式的夹紧模块3包括两个扇形块3-1，两个扇形块3-1的外圆周表面上均加工有多个内弧槽3-2，两个扇形块3-1的内侧壁上开设有多个预制孔6，两个扇形块3-1相对扣合并与两个分装座2-2组装后形成圆形空腔实现圆管1端部的容纳。如此设置，内弧槽3-2与U形凹槽共同为高强绳索件4提供限位的容纳空间，便于高强绳索件4在液压油缸组件5的作用下将夹紧模块3和底座模块2夹紧，进而实现对圆管端部的夹紧。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1、图2和图4说明本实施方式，本实施方式的高强绳索件4包括两个槽钢4-1和多根钢丝绳4-2，多根钢丝绳4-2并排布置，多根钢丝绳4-2的两侧端部分别与一个槽钢4-1连接。如此设置，槽钢4-1用于与液压油缸组件5连接，钢丝绳4-2用于实现对夹紧模块3的压紧。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式的液压油缸组件5包括多个液压油缸5-1和两个安装条5-2，多个液压油缸5-1分成两组，两组液压油缸5-1安装在倒T型基座2-1的两侧，每组液压油缸5-1的上端安装有一个安装条5-2，安装条5-2插装在槽钢4-1内，安装条5-2与槽钢4-1之间通过多个螺栓可拆卸连接。如此设置，安装条5-2与槽钢4-1进行连接，便于在液压油缸5-1工作时，多根钢丝绳4-2同时受力，使得对夹紧模块3上不同位置的钢丝绳4-2处受力相同。其它组成和连接关系与具体实施方式一至四中任意一项相同。

具体实施方式六：结合图5至图10说明本实施方式，本实施方式的外径调整盘9包括多个伸缩块9-1，多个伸缩块9-1呈圆周方向布置，且多个伸缩块9-1组装后外圆周为圆形，多个伸缩块9-1组装后的内部中心为圆孔，所述圆孔在螺杆10端部的推拉作用下实现外圆周直径的伸缩。

本实施方式在实际实现时，优选下述两种实现方式，分别如图8和图10所示。

其中，图8中所采用的外径调整盘9包括固定板9-2和多个伸缩块9-1，固定板9-2套装在外筒8端部的外沿上，每个伸缩块9-1上均开设有一个长条形孔9-3，多个伸缩块9-1圆周方向组装后形成圆盘，所述圆盘与固定板9-2之间通过螺栓连接，且圆盘在变截面的螺杆10端部的推动作用下，伸缩块9-1上的长条形孔9-3沿螺栓外移，实现对圆盘的调整。

图10中所采用的外径调整盘9中，每个伸缩块9-1的形状为外部为外圆弧板，用于与圆管1的内侧壁接触，外弧板向内通过连杆与内弧板连接。内弧板的内部为凹坑，多个伸缩块9-1所组成的内弧板中心为圆形孔，该圆形孔用于螺杆端部的穿过，通过螺杆端部的变截面变化实现对多个伸缩块9-1外扩和缩回。

需要说明的是，图10中的内部胀紧装置可以根据需要是否安装限位板7，图10中去掉了该限位板7，其还在螺杆10的端部增加了转盘，便于旋转螺杆10。

如此设置，便于实现对圆管1内侧壁的支撑，防止圆管1端部连接部位处在外侧冲击试验时发生内凹变形。其它组成和连接关系与具体实施方式一至五中任意一项相同。

具体实施方式七：结合图5至图10说明本实施方式，本实施方式的螺杆10包括杆体10-1和变截面段，杆体10-1和变截面段顺次连接并制成一体。

本实施方式在实际实现时，优选下述两种实现方式：

如图6所示：变截面段包括杆体10-1、外螺纹内筒10-2、伸缩变截面杆体10-3、端部连接盘10-4和头部变截面螺杆10-5，杆体10-1、外螺纹内筒10-2、伸缩变截面杆体10-3、端部连接盘10-4和头部变截面螺杆10-5由右至左依次连接并制成一体。此种结构尤其适用于图8中所采用的外径调整盘9结构。其中，伸缩变截面杆体10-3的锥度为0.4，头部变截面螺杆10-5包括3个台肩，第一个、第二个和第三个台肩尺寸分别为ф30×30mm、ф40×30mm和ф50×30mm；台肩与台肩之间的过渡段尺寸为长×高=15mm×5mm。上述两个变截面的尺寸和形状设计能够同时满足在可伸缩杆件11伸出的同时，外径调整盘9的外径增大，二者同时与圆管的内侧壁相抵，实现对圆管端部的支撑。

如图10所示：变截面段为圆锥台，此中结构优选与图10中所采用的外径调整盘9进行配合，圆锥台的台尖部分直接与圆形孔接触，当螺杆的台尖持续推进时，能够推动伸缩块9-1外扩，同时，该圆锥台的中后部位置是与可伸缩杆件11配合的，也就是说，本实施方式中的圆锥台也能够同时作用于外径调整盘9和可伸缩杆件11，其中，外径调整盘9实现对圆管内侧壁的支撑，可伸缩杆件11穿过圆管的管壁卡装在底座模块2和夹紧模块3上的预制孔6上，并实现圆管径向方向定位。

如此设置，便于实现对圆管的轴向定位。其它组成和连接关系与具体实施方式一至六中任意一项相同。

具体实施方式八：结合图10说明本实施方式，本实施方式的可伸缩杆件11包括多个销钉11-1，多个销钉11-1环形排布并穿设在圆管1上，且多个销钉11-1的下端面与螺杆10相抵。此种结构适用于图10所示的结构中。

另外，如图8所示，可伸缩杆件11还包括两个弹簧11-2，销钉11-1的下部为圆弧形并与伸缩变截面杆体10-3相抵，两个弹簧11-2的一端与外筒8固定，两个弹簧11-2的另一端与销钉11-1的中上部固定。

如此设置，结构简单，对销钉11-1施加弹簧力时，其在缩回时，在弹簧力的作用下能够快速缩回，未对销钉11-1施加弹簧力时，销钉11-1受重力作用即可实现缩回。其它组成和连接关系与具体实施方式一至七中任意一项相同。

具体实施方式九：结合图5至图10说明本实施方式，本实施方式的可伸缩杆件11的数量为4个或6个。如此设置，在保证对圆管实现轴向定位的前提下，结构简单。其它组成和连接关系与具体实施方式一至八中任意一项相同。

具体实施方式十：结合图1至图16说明本实施方式，本实施方式的圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置的拆装方法，它包括以下步骤：

步骤一：试验前安装阶段；

步骤一一：将内部胀紧装置塞入试件圆筒1的内部，通过调整螺杆10伸入到试件圆筒1上的开口位置，并使得销钉11-1与试件圆筒1上的开口位置对准；

步骤一二：通过六角扳手旋动内侧壁上加工有外螺纹的螺杆10，使得变截面段旋进外径调整盘9的中心，并在变截面段旋紧过程中产生的径向位移并与试件圆杆1的内侧壁接触、胀紧；

于此同时，通过带外螺纹的螺杆10的轴向前进，使得带有弹簧11-2的销钉11-1发生径向移动并通过试件圆管1的预制孔，伸入到底座模块2和夹紧模块3上的预制孔6中；

步骤一三：通过底座模块2和夹紧模块3将试件圆管1夹持，并通过液压油缸组件5拉紧高强绳索件4，使得整个支持模块处于锁紧状态为止；

步骤二：试验后拆卸阶段；

步骤二一：通过六角扳手旋松带外螺纹的螺杆10，使得外径调整盘9依靠自身重力沿长条形孔9-3滑动并恢复到初始位置；于此同时，销钉11-1也会依靠弹簧11-2的拉力，沿着径向从预制孔6中逐渐回缩至初始状态；

步骤二二：待销钉11-1跟外径调整盘9均恢复至初始状态，便将整个胀紧装置从试件圆管1中拔出，再拆卸支持模块，直到将支持模块拆开后取出圆管1，至此，完成了圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置的拆装。

本发明中的支持模块工作原理为：通过圆形夹块 (指底座模块2和夹紧模块3上的预制孔6，并配合夹持力的作用以达到限制径向销钉的径向位移)限制径向销钉11-1的径向位移；通过高强绳索件4和液压油缸组件5，保持在冲击过程中使得夹紧模块3不产生径向的位移，同时保证不发生圆管1的轴向位移，进而保证整个试验系统的可靠性。

本发明中内部胀紧装置的工作原理为：通过螺杆10的圆锥头轴向内旋旋进在圆管1内，使得外径调整盘9与圆管1之间相互挤压，从而保证在冲击试验时，保证试件圆管1不发生径向变形；同时，通过径向布置的销钉，限制进行冲击试验时圆管1的轴向位移。

内部胀紧装置均包括限位板7、外筒8、外径调整盘9、螺杆10和多个可伸缩杆件11，限位板7安装在外筒8的一端，且限位板7上开设有与外筒8内径相同的圆孔，外径调整盘9安装在外筒8的另一端，多个可伸缩杆件11插装在外筒8内，螺杆10穿过限位板7上的圆孔并伸入到外筒8内，螺杆10与外筒8之间采用螺纹连接。

底座模块2的上部为圆弧形内凹面，所述圆弧形内凹面上设有多个预制孔6，夹紧模块3扣装在放置在圆弧形内凹面上的圆管1的端部，高强绳索件4包覆在夹紧模块3，实际使用过程中，底座模块2和夹紧模块3均可为一体式或开瓣式。

另外，支持模块主要提供外部位移约束、外部转动约束（通过夹持力的作用来限制外部转动约束）；如图3所示。

工作原理为：

（1）试验前安装阶段。试验前先将下部的两夹块通过滑槽与台座组合在一起，后将试件放置在下部夹块上的圆形槽口，然后将上部的两块夹块将钢管试件盖住并使用高强钢丝和液压系统将夹块缩紧。

（2）试验后拆卸。试验后，关闭液压系统，将钢索释放到初始状态，取下钢索，取下胀紧装置后取下上部两块夹块，后将下部两滑块沿滑槽分开，释放因钢管试件大变形所产生的应力，并放置因大变形导致的试件与夹块的卡死现象。最后，取下钢管试件，进行下一组试验的试件安装。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明的，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中，当然，这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置，其特征在于：它包括两个支持模块和两个内部胀紧装置，

两个支持模块左右对称布置，圆管（1）穿过两个支持模块并在支持模块的夹持下实现端部径向位移的约束，圆管（1）的左右端部内分别插装有一个内部胀紧装置，且内部胀紧装置的销钉（11-1）穿过圆管（1）并卡装在支持模块的预制孔（6）内，实现圆管（1）的轴向位移的约束；

其中，每个支持模块均包括底座模块（2）、夹紧模块（3）、高强绳索件（4）和液压油缸组件（5），底座模块（2）的上部为圆弧形内凹面，所述圆弧形内凹面上设有多个预制孔（6），夹紧模块（3）扣装在圆弧形内凹面上的圆管（1）的端部，高强绳索件（4）包覆在夹紧模块（3）上，且高强绳索件（4）的两端通过位于底座模块（2）上的液压油缸组件（5）将高强绳索件（4）锁紧实现固定；

每个内部胀紧装置均包括限位板（7）、外筒（8）、外径调整盘（9）、螺杆（10）和多个可伸缩杆件（11），限位板（7）焊接在外筒（8）的一端与外筒（8）形成整体，且限位板（7）上开设有与外筒（8）内径相同的圆孔，外径调整盘（9）安装在外筒（8）的另一端，多个可伸缩杆件（11）插装在外筒（8）内并通过弹簧与外筒连接，螺杆（10）穿过限位板（7）上的圆孔并伸入到外筒（8）内，螺杆（10）与外筒（8）之间采用螺纹连接，螺杆（10）旋拧过程中，螺杆（10）的头部与外径调整盘（9）接触，在螺杆（10）头部外径的变化下实现多个可伸缩杆件（11）的伸缩，多个可伸缩杆件（11）伸出圆管（1）上的通孔后卡在预制孔（6）上,螺杆（10）头部外侧的变截面端部随插装深度的变化推动外径调整盘（9）外扩顶设在圆管（1）的内壁上。

2.根据权利要求1所述的圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置，其特征在于：底座模块（2）包括倒T型基座（2-1）和两个分装座（2-2），倒T型基座（2-1）的上部加工有多排滑道（2-3），分装座（2-2）的底端面上加工有多个滑槽，两个分装座（2-2）相向滑动插装在倒T型基座（2-1）上，两个分装座（2-2）滑动扣合后形成圆弧形内凹面。

3.根据权利要求2所述的圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置，其特征在于：夹紧模块（3）包括两个扇形块（3-1），两个扇形块（3-1）的外圆周表面上均加工有多个内弧槽（3-2），两个扇形块（3-1）的内侧壁上开设有多个预制孔（6），两个扇形块（3-1）相对扣合并与两个分装座（2-2）组装后形成圆形空腔实现圆管（1）端部的容纳。

4.根据权利要求3所述的圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置，其特征在于：高强绳索件（4）包括两个槽钢（4-1）和多根钢丝绳（4-2），多根钢丝绳（4-2）并排布置，多根钢丝绳（4-2）的两侧端部分别与一个槽钢（4-1）连接。

5.根据权利要求4所述的圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置，其特征在于：液压油缸组件（5）包括多个液压油缸（5-1）和两个安装条（5-2），多个液压油缸（5-1）分成两组，两组液压油缸（5-1）安装在倒T型基座（2-1）的两侧，每组液压油缸（5-1）的上端安装有一个安装条（5-2），安装条（5-2）插装在槽钢（4-1）内，安装条（5-2）与槽钢（4-1）之间通过多个螺栓可拆卸连接。

6.根据权利要求1或5所述的圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置，其特征在于：外径调整盘（9）包括多个伸缩块（9-1），多个伸缩块（9-1）呈圆周方向布置，且多个伸缩块（9-1）组装后外圆周为圆形，多个伸缩块（9-1）组装后的内部中心为圆孔，所述圆孔在螺杆（10）端部的推拉作用下实现外圆周直径的伸缩。

7.根据权利要求6所述的圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置，其特征在于：螺杆（10）包括杆体（10-1）和变截面段，杆体（10-1）和变截面段顺次连接并制成一体。

8.根据权利要求7所述的圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置，其特征在于：可伸缩杆件（11）包括多个销钉（11-1）和多个弹簧（11-2），多个销钉（11-1）环形排布并穿设在圆管（1）上，多个销钉（11-1）通过多个弹簧（11-2）与外筒（8）连接，且多个销钉（11-1）的下端面与螺杆（10）相抵。

9.根据权利要求8所述的圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置，其特征在于：可伸缩杆件（11）的数量为4个或6个。

10.一种根据权利要求8或9所述的圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置的拆装方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤一：试验前安装阶段；

步骤一一：将内部胀紧装置塞入试件圆筒（1）的内部，通过调整螺杆（10）伸入到试件圆筒（1）上的开口位置，并使得销钉（11-1）与试件圆筒（1）上的开口位置对准；

步骤一二：通过六角扳手旋动内侧壁上加工有外螺纹的螺杆10，使得变截面段旋进外径调整盘（9）的中心，并在变截面段旋紧过程中产生的径向位移并与试件圆杆（1）的内侧壁接触、胀紧；

于此同时，通过带外螺纹的螺杆（10）的轴向前进，使得带有弹簧（11-2）的销钉（11-1）发生径向移动并通过试件圆管（1）的预制孔，伸入到底座模块（2）和夹紧模块（3）上的预制孔（6）中；

步骤一三：通过底座模块（2）和夹紧模块（3）将试件圆管（1）夹持，并通过液压油缸组件（5）拉紧高强绳索件（4），使得整个支持模块处于锁紧状态为止；

步骤二：试验后拆卸阶段；

步骤二一：通过六角扳手旋松带外螺纹的螺杆（10），使得外径调整盘（9）依靠自身重力沿长条形孔（9-3）滑动并恢复到初始位置；于此同时，销钉（11-1）也会依靠弹簧（11-2）的拉力，沿着径向从预制孔（6）中逐渐回缩至初始状态；

步骤二二：待销钉（11-1）跟外径调整盘（9）均恢复至初始状态，便将整个胀紧装置从试件圆管（1）中拔出，再拆卸支持模块，直到将支持模块拆开后取出圆管（1），至此，完成了圆管构件侧向冲击试验的固定端约束装置的拆装。