DE112011105860B4

DE112011105860B4 - Verfahren zur Bewertung der Bindungsfestigkeit für ein mechanisches Kompositrohr

Info

Publication number: DE112011105860B4
Application number: DE112011105860.8T
Authority: DE
Inventors: Yanfei Zhang; Fan Wei; Chongxiao Guo; Yongfang Wang; Xiaoyan Wang
Original assignee: Xian Sunward Aerospace Material Co Ltd
Current assignee: Xian Sunward Aerospace Material Co Ltd
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2031-12-24
Also published as: AU2011381327A1; WO2013071673A1; AU2011381327B2; DE112011105860T5; CN102507742B; CN102507742A

Abstract

Verfahren zur Bewertung der Bindungsfestigkeit eines mechanischen Kompositrohrs, wobei das Verfahren nachfolgende Schritte umfasst: 1) Auswahl eines Standardstückes des mechanischen Kompositrohrs, das aus dem gleichen Material besteht und die gleichen Spezifikationen hat wie das zu prüfende mechanische Kompositrohr und dessen Bindungsfestigkeit die Bewertungsanforderungen erfüllt. 2) Ausüben einer Anregungskraft auf das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs, das gemäß Schritt 1) ausgewählt wurde, durch ein bestimmtes Verfahren und Aufnahme eines Signals für die Anregungskraft, Echtzeitmessung eines Beschleunigungssignals an spezifischen Punkten, Analyse und Verarbeitung der erfassten Signale und Ermittlung der Werte für die modalen Parameter für das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs. 3) Verwendung der gleichen Vorgehensweise aus Schritt 2), Ausüben der gleichen Anregung auf das zu prüfende mechanische Kompositrohr, Echtzeitmessung eines zugehörigen Beschleunigungssignals an den spezifischen Punkten, Analyse und Verarbeitung der erfassten Signale und Ermittlung der gleichen modalen Parameter für das zu prüfende mechanische Kompositrohr und 4) Vergleich der Werte für die modalen Parameter des Standardstückes des mechanischen Kompositrohrs, die gemäß Schritt 2) ermittelt wurden, mit den Werten für die modalen Parameter des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs, die gemäß Schritt 3) ermittelt wurden, und Bewertung, ob das zu prüfende mechanische Kompositrohr gemäß einem Vergleichsergebnis die Anforderungen erfüllt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs in Schritt 1) gezielt wie folgt ausgewählt wird: 1.1) Bereitstellen eines Basisrohres und eines Linerrohres, die das gleiche Material, den gleichen Außendurchmesser, die gleiche Wanddicke und die gleiche Länge aufweisen, wie das zu prüfende mechanische Kompositrohr, und Zusammenfügen des Basisrohres und des Linerrohres in koaxialer Richtung, um vor der Standardisierung ein mechanisches Kompositrohr zu erhalten; ...

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft das Technologiefeld zur Bewertung der mechanischen Leistungsfähigkeit, und im Speziellen ein Verfahren zur Bewertung einer Bindungsfestigkeit eines mechanischen Kompositrohrs.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Linerrohr und das Basisrohr eines mechanischen Kompositrohrs sind mittels einer relativen Verformung miteinander verbunden. Es ist keine metallurgische Bindungsgrenzfläche zwischen dem Linerrohr und dem Basisrohr ausgebildet. Die Verbindung zwischen dem Linerrohr und dem Basisrohr wird vorwiegend durch eine radiale Eigenspannung des Basisrohrs auf dem Linerrohr aufrecht erhalten. Somit bestimmt die Bindungsfestigkeit des mechanischen Kompositrohrs dessen Leistungsumfeld.
Typische Indizes zur Bewertung der Bindungsfestigkeit für das mechanische Kompositrohr beinhalten die axiale Schertrennfestigkeit und die radiale Spannkraft. Die axiale Schertrennfestigkeit bezieht sich auf eine Scherfestigkeit an einer Grenzfläche in axialer Richtung, sobald das Basisrohr und das Linerrohr unter der Krafteinwirkung einer äußeren Last relativ zueinander gleiten. Die radiale Spannkraft bezieht sich auf eine radiale Kompressionseigenspannung, die an einer äußeren Oberfläche des Linerrohres wirkt, nachdem das Basisrohr und das Linerrohr wieder miteinander verbunden sind.
Zur Bewertung der beiden oben genannten Indizes werden üblicherweise destruktive Prüfmethoden verwendet. Destruktive Prüfmethoden beinhalten ein Eigenspannungsfreisetzungsverfahren zur Messung der radialen Spannkraft, und eine axiale Kompressions- oder Spannungsmethode zur Bestimmung der axialen Scherkraft. Das Eigenspannungsfreisetzungsverfahren ist ein Verfahren zur Berechnung der Ringeigenspannung eines Kompositrohrs durch die Messung der Unterschiede in der axialen Spannung und der Ringspannung des Linerrohres vor und nach dem Entfernen des Basisrohres. Die axiale Dehnungs- oder axiale Kompressionsmethode ist ein Verfahren zur Messung einer maximalen axialen Scherkraft durch Dehnen oder Zusammendrücken des Linerrohres und des Basisrohres, um ein relatives Aneinandergleiten herbeizuführen.
Die beiden oben genannten Messverfahren haben drei Nachteile. Erstens gehören die beiden Bewertungsverfahren zur destruktiven Prüfung und die Prüfkosten sind hoch. Zweitens sind die Prüfverfahren mühevoll und die Prüfgeschwindigkeit ist gering, da es generell zwei oder drei Tage dauert, die Bindungsfestigkeit eines Kompositrohrs durch Anwendung des Eigenspannungsverfahrens oder der axialen Dehnungs- oder axialen Kompressionsmethode zu bewerten. Drittens kann die Probennahme nur an den zwei Enden des Kompositrohrs erfolgen. Die Prüfung hat einen großen Fehler und die Zuverlässigkeit des Prüfergebnisses ist gering.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf die oben genannten Schwierigkeiten ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Bewertung der Bindungsfestigkeiten eines mechanischen Kompositrohrs bereitzustellen. Das Verfahren löst die gemäß dem Stand der Technik auftretenden Probleme, dass destruktive Testverfahren benötigt werden, die Testverfahren einen großen Messfehler sowie hohe Durchführungskosten und geringe Effizienzen aufweisen und nicht online durchgeführt werden können.
Das technische Programm der Erfindung ist wie folgt: ein Verfahren zur Bewertung der Bindungsfestigkeit eines mechanischen Kompositrohrs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet:

1) Auswahl eines Standardstückes des mechanischen Kompositrohrs, das das gleiche Material und die gleiche Spezifikation hat wie das Kompositrohr, das geprüft werden soll, und das eine Bindungsfestigkeit aufweist, die die Bewertungsanforderung erfüllt.
2) Aufbringen einer Anregungskraft auf das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs, das gemäß Schritt 1) ausgewählt wurde, wobei ein bestimmtes Verfahren verwendet wird, Aufnahme eines Anregungskraftsignals, Echtzeitmessung eines Beschleunigungssignals an spezifischen Punkten, Analyse und Verarbeitung der erfassten Signale und Ermittlung von modalen Parametern für das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs.
3) Anwenden derselben Vorgehensweise wie in 2), Aufbringen der gleichen Anregung auf das mechanische Kompositrohr, das geprüft werden soll, Echtzeitmessung für dessen Beschleunigungssignale an den entsprechenden spezifischen Punkten, Analyse und Verarbeitung der erfassten Signale und Ermittlung der Werte der gleichen modalen Parameter für das mechanische Kompositrohr, das geprüft werden soll und
4) Vergleich der Werte für die modalen Parameter des Standardstückes des mechanischen Kompositrohrs, die gemäß Schritt 2) ermittelt wurden, mit den Werten für die modalen Parameter des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs, die gemäß Schritt 3) ermittelt wurden, und darauf folgend die Entscheidung, ob das geprüfte mechanische Kompositrohr die Anforderungen gemäß eines Vergleichsergebnisses erfüllt.

Das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs gemäß Schritt 1) ist gezielt ausgewählt basierend auf den folgenden Kriterien:

1.1) Bereitstellen eines Basisrohres und eines Linerrohres, die das gleiche Material, den gleichen Außendurchmesser, die gleiche Wanddicke und die gleiche Länge aufweisen, wie das mechanische Kompositrohr, das geprüft werden soll, und Zusammenfügen des Basisrohres und des Linerrohres in koaxialer Richtung, sodass vor der Standardisierung ein mechanisches Kompositrohr erhalten wird.
1.2) Standardisierung
1.2.1) Erstbelastung

Anbringen von Abdichtungsvorrichtungen an zwei Enden des Kompositrohrs aus Schritt 1.1) und Befestigen eines axialen Dehnungsmessstreifens und eines Bügeldehnungsmessstreifens an einer Mittelpunktposition genau über einem äußeren Teil des Basisrohres.
Einspritzen von Wasser in eine innere Kavität des Linerrohrs, wobei die Einspritzgeschwindigkeit gemäß einer Zunahme eines hydrostatischen Druckes von 0.01 ± 0.005 Megapascal pro Minute innerhalb des Linerrohres geregelt wird und eine Ringdehnung ε_θ und eine axiale Dehnung ε_z, des Basisrohres dynamisch gemessen und aufgezeichnet werden und
Berechnen einer Echtzeitringspannung σ_θ einer inneren Oberfläche des Basisrohres entsprechend der Ringdehnung ε_θ und der axialen Dehnung ε_z. Beendigung der Wassereinspritzung und Ablassen des Wassers, sobald σ'_θ ≥ σ_θStandard ist. Berechnung einer Ringeigenspannung σ'_θ gemäß einer Ringspannung ε'_θ und einer axialen Spannung ε'_z des Basisrohres nach dem Ablassen des Wassers. Es liegt ein mechanisches Kompositrohrs gemäß der Standardisierung vor, wenn σ_θStandard ≤ σ_θ ≤ 1.5σ_θStandard erfüllt ist, wobei σ_θStandard ein vorbestimmter Minimalwert der Ringspannung ist. Ansonsten wird Schritt 1.2.2) ausgeführt.

1.2.2) wiederholte Belastung

Erneutes Einspritzen von Wasser in eine innere Kavität des Linerrohrs, wobei die Einspritzgeschwindigkeit gemäß einer Zunahme des hydrostatischen Druckes von 0.01 ± 0.005 Megapascal pro Minute innerhalb des Linerrohres geregelt wird. Das Wasser wird nach einer Einspritzdauer von einer Minute abgelassen und es werden die Ringspannung ε'_θ und die axiale Spannung ε'_z des Basisrohres nach dem Ablassen des Wassers erfasst und die Ringeigenspannung σ'_θ berechnet. Es liegt ein mechanisches Kompositrohr gemäß der Standardisierung vor, wenn σ_θStandard ≤ σ_θ ≤ 1.5σ_θStandard erfüllt ist. Ansonsten wird Schritt 1.2.2) solange wiederholt, bis σ_θStandard ≤ σ_θ ≤ 1.5σ_θStandard erfüllt ist und

1.2.3) Entfernen der Abdichtungsvorrichtungen von den zwei Enden des Kompositrohrs nach der Standardisierung und Erwerb des Standardstückes des mechanischen Kompositrohrs.

Der modale Parameter ist eine natürliche Frequenz ω. Schritt 2) beinhaltet im Speziellen: das horizontale Anordnen des Standardstückes eines mechanischen Kompositrohrs mit einer Länge l, das gemäß Schritt 1) erhalten wurde, auf zwei V-Rillen und das Einstellen der Positionen der zwei V-Rillen, sodass jeweils eine äußere Endfläche der Trägerteile der zwei V-Rillen senkrecht mit jeder der äußeren Endflächen des Kompositrohrs ausgerichtet ist, das Anbringen eines Beschleunigungssensors an der Mittelpunktposition genau über dem äußeren Teil des Basisrohres, das Ausüben einer Anregungskraft auf das Basisrohr durch eine Anregungsvorrichtung, das Einstellen eines waagrechten Abstands zwischen einer Position, an der die Anregung erfolgen soll, und dem Beschleunigungssensor auf einen Wert zwischen l/10 und 7l/10, die Verbindung des Beschleunigungssensors und der Anregungsvorrichtung mit einem Computer über eine dynamische Signalerfassungsvorrichtung, die Durchführung einer Frequenzantwortanalyse mittels des Computers gemäß des Echtzeitbeschleunigungssignals und des Anregungskraftsignals, die von der dynamischen Signalerfassungsvorrichtung erfasst werden, und die Ermittlung der natürlichen Frequenz ω_Standard des Standardstückes der mechanischen Kompositeinheit durch Bestimmung des modalen Parameters.
Schritt 3) beinhaltet das Anwenden der gleichen Vorgehensweise wie in Schritt 2), um eine natürliche Frequenz ω_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs zu ermitteln.
Schritt 4) beinhaltet: den Vergleich der natürlichen Frequenz ω_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs, die gemäß Schritt 3) bestimmt wurde, mit der natürlichen Frequenz ω_Standard des Standardstückes der mechanischen Kompositeinheit, die gemäß Schritt 2) bestimmt wurde, und die Bewertung, ob die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden Kompositrohrs den Anforderungen entspricht, wenn ω_Probe ≥ ω_Standard ist. Ist dies nicht erfüllt, folgt die Entscheidung, dass die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden Kompositrohrs den Anforderungen nicht genügt.
Der modale Parameter ist eine Dämpfung ξ. Schritt 2) beinhaltet im Speziellen: das horizontale Anordnen des Standardstückes eines mechanischen Kompositrohrs mit einer Länge l, das gemäß Schritt 1) erhalten wurde, auf zwei V-Rillen und das Einstellen der Positionen der zwei V-Rillen, sodass jeweils eine äußere Endfläche der Trägerteile der zwei V-Rillen senkrecht mit jeder der äußeren Endflächen des Kompositrohrs ausgerichtet ist, das Anbringen eines Beschleunigungssensors an der Mittelpunktposition genau über dem äußeren Teil des Basisrohres, das Ausüben einer Anregungskraft auf das Basisrohr durch eine Anregungsvorrichtung, das Einstellen eines waagrechten Abstands zwischen einer Position, an der die Anregung erfolgen soll, und dem Beschleunigungssensor auf einen Wert zwischen l/10 und 7l/10, die Verbindung des Beschleunigungssensors und der Anregungsvorrichtung mit einem Computer über eine dynamische Signalerfassungsvorrichtung, die Durchführung einer Frequenzantwortanalyse mittels des Computers gemäß des Echtzeitbeschleunigungssignals und des Anregungskraftsignals, die von der dynamischen Signalerfassungsvorrichtung erfasst werden und Ermittlung der Dämpfung ξ_Standard des Standardstückes der mechanischen Kompositeinheit durch Bestimmung des modalen Parameters.
Schritt 3) beinhaltet das Anwenden der gleichen Vorgehensweise wie in Schritt 2), um eine Dämpfung ξ_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs zu ermitteln.
Schritt 4) beinhaltet: den Vergleich der Dämpfung ξ_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs, die gemäß Schritt 3) bestimmt wurde, mit der Dämpfung ξ_Standard des Standardstückes der mechanischen Kompositeinheit, die gemäß Schritt 2) bestimmt wurde, und die Bewertung, ob die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden Kompositrohrs den Anforderungen entspricht, wenn ξ_Probe ≤ ξ_Standard ist. Ist dies nicht erfüllt, erfolgt die Entscheidung, dass die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden Kompositrohrs den Anforderungen nicht genügt.
Der modale Parameter ist eine Übertragungsgeschwingigkeit η. Schritt 2) beinhaltet im Speziellen: das horizontale Anordnen des Standardstückes eines mechanischen Kompositrohrs mit einer Länge l, das gemäß Schritt 1) erhalten wurde, auf zwei V-Rillen und das Einstellen der Positionen der zwei V-Rillen, sodass jeweils eine äußere Endfläche der Trägerteile der zwei V-Rillen senkrecht mit jeder der äußeren Endflächen des Kompositrohrs ausgerichtet ist, das Anbringen eines ersten Beschleunigungssensors an einer Position A an einer Öffnung genau über einem inneren Teil des Linerrohres und das Anbringen eines zweiten Beschleunigungssensors an einer Position B der Mittelpunktposition genau über dem äußeren Teil des Basisrohres, das Ausüben einer Anregungskraft auf das Basisrohr durch eine Anregungsvorrichtung, die Verbindung der beiden Beschleunigungssensoren und der Anregungsvorrichtung mit dem Computer über die dynamische Signalerfassungsvorrichtung, die Analyse der erfassten Signale mittels des Computers, um ein Zeitbereichssignal a(t) an der Position A und ein Zeitbereichssignal b(t) an der Position B zu erhalten, die Durchführung einer Fourier-Transformation, um A(t) und B(t) zu ermitteln und Bilden des Quotienten von A(t) durch B(t) um eine Übertragungsgeschwindigkeit η_Standard der Beschleunigung an der Position A relativ zur Beschleunigung an der Position B zu erhalten, wobei gilt 0 ≤ η_Standard ≤ 1.
Schritt 3) beinhaltet das Anwenden der gleichen Vorgehensweise wie in Schritt 2), um eine Übertragungsgeschwindigkeit η_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs zu ermitteln.
Schritt 4) beinhaltet: den Vergleich der Übertragungsgeschwindigkeit η_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs, die gemäß Schritt 3) bestimmt wurde, mit der Übertragungsgeschwindigkeit η_Standard des Standardstückes der mechanischen Kompositeinheit, die gemäß Schritt 2) bestimmt wurde, und die Bewertung, ob die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden Kompositrohrs den Anforderungen entspricht, wenn η_Probe ≥ η_Standard ist. Ist dies nicht erfüllt, folgt die Entscheidung, dass die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden Kompositrohrs den Anforderungen nicht genügt.
Die Vorteile gemäß den Ausführungsformen der Erfindung sind wie folgt zusammengefasst:

1. Anregungen werden jeweils an dem gewählten Standardstück des mechanischen Kompositrohrs und dem zu prüfenden mechanischen Kompositrohr ausgeführt, um die modalen Parameter zu ermitteln. Die modalen Parameter werden miteinander verglichen, um zu bewerten, ob das geprüfte Kompositrohr die Anforderungen erfüllt. Somit benötigt die Erfindung keine Zerstörung des Rohres, wodurch die Prüfkosten verringert werden.
2. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist einfach und vernünftig und ausführliche Versuche belegen, dass das Verfahren gemäß der Erfindung geringe Messfehler aufweist und verlässliche Ergebnisse für jeden der modalen Parameter liefert.
3. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist einfach und zugänglich und hat eine hohe Prüfeffizienz. Es dauert nicht länger als eine Minute, um ein Kompositrohr zu prüfen, sodass eine Echtzeitprüfung der Bindungsfestigkeit des Kompositrohrs im angeschlossenen Zustand möglich ist. Darüber hinaus ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dem Stichprobenverfahren insofern überlegen, als es den Messfehler verringert. Im Vergleich mit dem Eigenspannungsverfahren und der axialen Kompressions- oder der axialen Spannungsmethode nach dem Stand der Technik, weist das erfindungsgemäße Verfahren eine hohe Messgenauigkeit auf.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Strukturdiagramm für ein mechanisches Kompositrohr gemäß der Erfindung.
2 ist ein Strukturdiagramm eines Schwingungsmodells mit zwei Freiheitsgraden für ein mechanisches Kompositrohr gemäß dem Verfahren der Erfindung und
3 ist ein Strukturdiagramm für ein mechanisches Kompositrohr, auf das eine Anregung ausgeübt wird, entsprechend der Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung sind nachfolgend Versuche, die ein Verfahren zur Bewertung einer Bindungsfestigkeit eines mechanischen Kompositrohrs näher erläutern, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet ein mechanisches Kompositrohr 1 ein Basisrohr 2 und ein Linerrohr 3, welches sich innerhalb des Basisrohres 2 befindet.
Beispiel 1
Verfahren zur Bewertung einer Bindungsfestigkeit für ein mechanisches Kompositrohr, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Schritt 1): Auswahl eines Standardstückes für das mechanische Kompositrohr, das aus dem gleichen Material besteht und die gleiche Spezifikation hat wie das mechanische Kompositrohr, das geprüft werden soll, und das eine Bindungsfestigkeit aufweist, die die Bewertungsanforderungen erfüllt. Anders gesagt besteht das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs aus dem gleichen Material und hat den gleichen Außendurchmesser, die gleiche Wanddicke und die gleiche Länge wie das zu prüfende Kompositrohr.
Das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs gemäß Schritt 1) wird gezielt ausgewählt mittels:

Schritt 1.1): Bereitstellen eines Basisrohres und eines Linerrohres, die das gleiche Material, den gleichen Außendurchmesser, die gleiche Wanddicke und die gleiche Länge aufweisen, wie das zu prüfende Kompositrohr, und Zusammenfügen des Basisrohres und des Linerrohres in koaxialer Richtung, um vor der Standardisierung ein mechanisches Kompositrohr zu erhalten.
Schritt 1.2): Standardisierung
Schritt 1.2.1) Erstbelastung

Anbringen von Abdichtungsvorrichtungen an den beiden Enden des Kompositrohrs, das gemäß Schritt 1.1) erzeugt wurde, und Befestigen eines axialen Dehnungsmessstreifens und eines Bügeldehnungsmessstreifens an einer Mittelpunktposition genau über einem äußeren Teil des Basisrohres.
Einspritzen von Wasser in eine innere Kavität des Linerrohrs, wobei die Einspritzgeschwindigkeit gemäß einer Zunahme eines hydrostatischen Druckes von 0.01 ± 0.005 Megapascal pro Minute innerhalb des Linerrohres geregelt wird und eine Ringdehnung ε_θ und eine axiale Dehnung ε_z des Basisrohres dynamisch gemessen und aufgezeichnet werden und
Berechnung einer Echtzeitringspannung σ_θ einer inneren Oberfläche des Basisrohres entsprechend der Gleichung
wobei r₂ ein Innendurchmesser des Basisrohres ist, r₃ ein Außendurchmesser des Basisrohres ist, E ein Elastizitätsmodul des Basisrohres und ν die Poissonzahl des Basisrohres ist Die Wassereinspritzung wird beendet und das Wasser abgelassen, sobald σ_θ ≥ σ_θStandard ist. Anschließend folgt die Berechnung einer Ringeigenspannung σ'_θ gemäß einer Ringspannung ε'_θ und einer axialen Spannung ε'_z des Basisrohres nach dem Ablassen des Wassers. Es liegt ein mechanisches Kompositrohr gemäß der Standardisierung vor, wenn σ_θStandard ≤ σ_θ ≤ 1.5σ_θStandard erfüllt ist, wobei σ_θStandard ein vorbestimmter Minimalwert der Ringspannung ist. Ansonsten wird Schritt 1.2.2) ausgeführt.

Schritt 1.2.2) wiederholte Belastung

Erneutes Einspritzen von Wasser in eine innere Kavität des Linerrohrs, wobei die Einspritzgeschwindigkeit gemäß einer Zunahme des hydrostatischen Druckes von 0.01 ± 0.005 Megapascal pro Minute innerhalb des Linerrohres geregelt wird. Das Wasser wird nach einer Einspritzdauer von einer Minute abgelassen und die Ringspannung ε'_θ und die axiale Spannung ε'_z des Basisrohres werden nach dem Ablassen des Wassers ermittelt. Es folgt die Berechnung der Ringeigenspannung σ'_θ, wobei ein mechanisches Kompositrohr gemäß der Standardisierung vorliegt, wenn σ_θStandard ≤ σ_θ ≤ 1.5σ_θStandard erfüllt ist. Ansonsten muss Schritt 1.2.2) wiederholt werden bis σ_θStandard ≤ σ_θ ≤ 1.5σ_θStandard erfüllt ist und [0051] Schritt 1.2.3) das Entfernen der Abdichtungsvorrichtungen von den beiden Enden des mechanischen Kompositrohrs nach der Standardisierung und Erhalten des Standardstückes des mechanischen Kompositrohrs.
Die Auswahl des Standardstückes für das mechanische Kompositrohr in Schritt 1) kann direkt entsprechend der Bestimmung des Anwenders festgelegt werden, um spezifische Anforderungen des Anwenders zu erfüllen.
Schritt 2): Anwenden einer Anregungskraft auf das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs, das gemäß Schritt 1) ausgewählt wurde, wobei ein bestimmtes Verfahren verwendet wird, Aufnahme eines Signals für die Anregungskraft sowie Echtzeitmessung eines Beschleunigungssignals an spezifischen Punkten und die analytische Verarbeitung der erfassten Signale und Ermittlung einer natürlichen Frequenz ω_Standard des Standardstückes des mechanischen Kompositrohrs.
Schritt 2) beinhaltet im Speziellen:
Wie in 3 gezeigt, das horizontale Anordnen des Standardstückes eines mechanischen Kompositrohrs mit einer Länge l, das gemäß Schritt 1) erhalten wurde, auf zwei V-Rillen 2 und das Einstellen der Positionen der zwei V-Rillen 2, sodass jeweils eine äußere Endfläche der Trägerteile der zwei V-Rillen senkrecht mit jeder der äußeren Endflächen des Kompositrohrs ausgerichtet ist.
Das Anbringen eines Beschleunigungssensors 4 an der Mittelpunktposition genau über dem äußeren Teil des Basisrohres, wobei der Beschleunigungssensor 4 üblicherweise eine Empfindlichkeit gleich oder größer 100 mv/g hat. Das Ausüben einer Anregungskraft auf das Basisrohr durch eine Anregungsvorrichtung 3, das Einstellen eines waagrechten Abstands zwischen einer Position, an der die Anregung erfolgen soll, und dem Beschleunigungssensor 4 auf einen Wert zwischen l/10 und 7l/10, die Verbindung des Beschleunigungssensors 4 und der Anregungsvorrichtung mit einem Computer über eine dynamische Signalerfassungsvorrichtung (DHDAS5920), die Durchführung einer Frequenzantwortanalyse mittels einer Modalanalysesoftware (DHMA) am Computer gemäß dem Echtzeitbeschleunigungssignal und de Anregungskraftsignal, die von der dynamischen Signalerfassungsvorrichtung erfasst werden und die Ermittlung der natürlichen Frequenz ω_Standard des Standardstückes der mechanischen Kompositeinheit durch Bestimmen des modalen Parameters.
Ein Auswahlkriterium für die Anregungsvorrichtung ist, dass ein Gummihammerkopf verwendet wird, wenn eine geschätzte natürliche Frequenz weniger oder gleich 200 Hz ist, ein Nylonhammerkopf verwendet wird, wenn die geschätzte natürliche Frequenz zwischen 200 Hz und 500 Hz liegt und ein Metallhammerkopf verwendet wird, wenn die geschätzte natürliche Frequenz größer als 500 Hz ist.
Schritt 3): Anwenden derselben Vorgehensweise wie in Schritt 2). Aufbringen einer Anregungskraft auf das zu prüfende mechanischen Kompositrohr. Echtzeitmessung von dessen Beschleunigungssignal an den entsprechenden spezifischen Punkten und analytische Verarbeitung der erhaltenen Signale und Ermittlung der natürlichen Frequenz ω_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs und
Schritt 3) im Speziellen wie folgt ausgeführt wird:
Das horizontale Anordnen des Standardstückes eines mechanischen Kompositrohrs mit einer Länge l, das gemäß Schritt 1) erhalten wurde, auf zwei V-Rillen und das Einstellen der Positionen der zwei V-Rillen, sodass jeweils eine äußere Endfläche der Trägerteile der zwei V-Rillen senkrecht mit jeder der äußeren Endflächen des Kompositrohrs ausgerichtet ist.
Das Anbringen des Beschleunigungssensors an der Mittelpunktposition genau über dem äußeren Teil des Basisrohres, wobei der Beschleunigungssensor üblicherweise eine Empfindlichkeit gleich oder größer als 100 mv/g hat. Das Ausüben einer Anregungskraft auf das Basisrohr durch eine Anregungsvorrichtung. Die Anregungsvorrichtung und die Position, die Anregungskraft und die Art und Weise, in welcher die Anregung erfolgt sind jeweils identisch zu denen in Schritt 2). Die Position zur Anbringung des Beschleunigungssensors ist dieselbe wie in Schritt 2). Der Beschleunigungssensor und die Anregungsvorrichtung werden mit einem Computer über eine dynamische Signalerfassungsvorrichtung verbunden. Eine Frequenzantwortanalyse wird mittels des Computers durchgeführt entsprechend des Echtzeitbeschleunigungssignals und des Anregungskraftsignals, die von der dynamischen Signalerfassungsvorrichtung erfasst wurden. Es wird die natürliche Frequenz ω_Probe der zu prüfenden mechanischen Kompositeinheit durch Bestimmung des modalen Parameters erhalten.
Schritt 4): Vergleich der natürlichen Frequenz ω_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs, die gemäß Schritt 3) ermittelt wurde, mit der natürlichen Frequenz ω_Standard des Standardstückes der mechanischen Kompositeinheit, die gemäß Schritt 2) ermittelt wurde und darauf folgend die Entscheidung, ob die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden Kompositrohrs den Anforderungen entspricht, wenn ω_Probe ≥ ω_Standard erfüllt ist. Ansonsten erfolgt die Feststellung, dass die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden Kompositrohrs den Anforderungen nicht genügt.
Beispiel 2
In diesem Beispiel ist der modale Parameter zur Bewertung der Bindungsfestigkeit des Kompositrohrs die Dämpfung ξ. In Schritt 2) wird die Frequenzantwortanalyse des Beschleunigungssignals und des Anregungskraftsignals durchgeführt, um die Dämpfung ξ_Standard des Standardstückes des mechanischen Kompositrohrs zu ermitteln. In Schritt 3) wird die Frequenzantwortanalyse des Beschleunigungssignals und des Anregungskraftsignals für das zu prüfende mechanische Kompositrohr durchgeführt, um die Dämpfung ξ_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs zu ermitteln. Alle anderen Vorgehensweisen in den Schritten 1) bis 3) sind dieselben wie in Beispiel 1.
In Schritt 4) werden die Dämpfung ξ_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs, die in Schritt 3) ermittelt wurde, und die Dämpfung ξ_Standard des Standardstückes der mechanischen Kompositeinheit, die in Schritt 2) ermittelt wurde, miteinander verglichen und festgestellt, ob die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden Kompositrohrs den Anforderungen entspricht, wenn ξ_Probe ≤ ξ_Standard erfüllt ist. Ansonsten erfolgt die Feststellung, dass die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden Kompositrohrs den Anforderungen nicht genügt.

1. Zusammenhang zwischen der Bindungsfestigkeit des mechanischen Kompositrohrs und der normalen Steifigkeit der Bindungsgrenzfläche: Gemäß eines fraktalen Modells einer normalen Kontaktsteifigkeit einer rauen Oberfläche und unter der Bedingung, dass die Kontaktfläche isotrop ist und Wechselwirkungen zwischen den Oberflächenunebenheiten der rauen Oberfläche vernachlässigt werden können, kann eine dimensionslose normale Steifigkeit der mechanischen Bindungsgrenzfläche wie folgt ausgedrückt werden:
worin k * / k , eine normale Kontaktsteifigkeit der dimensionslosen mechanischen Bindungsoberfläche ist, A * / r einer realen dimensionslosen Kontaktfläche entspricht, D einer fraktalen Dimension der Bindungsoberfläche entspricht und a * / c einer dimensionslosen kritischen Kontaktfläche entspricht.

Wenn eine plastische Verformung an der Kontaktoberfläche erfolgt, wird der Zusammenhang zwischen einer senkrechten Belastung und der Kontaktfläche zwischen zwei Zylindern wie folgt ausgedrückt:
wobei p^* einer dimensionslosen Normalkraft entspricht, G^* einem dimensionslosen fraktalen Rauhigkeitsparameter entspricht, k einem Koeffizienten entspricht, der zu einer Härte und Streckfestigkeit des Materials zugehörig ist, g₁ und g₂ Funktionen der fraktalen Dimension D entsprechen.
Gemäß des Zusammenhangs zwischen der normalen Kontaktsteifigkeit der dimensionslosen mechanischen Bindungsoberfläche und der dimensionslosen Normalkraft ist bekannt, dass die Steifigkeit der mechanischen Bindungsgrenzfläche ansteigt, wenn die senkrechte Belastung zunimmt.
Da das mechanische Kompositrohr durch Anwendung der Unterwasser-Sandstrahl-Technologie hergestellt wird, um eine plastische Verformung in dem Basisrohr und dem Linerrohr herbeizuführen und die mechanische Befestigung zu verwirklichen, ist die Bindungsfestigkeit des mechanischen Kompositrohrs abhängig von der radialen Eigenspannung an der Grenzfläche zwischen dem Basisrohr und dem Linerrohr. Je größer nämlich die radiale Eigenspannung ist, desto größer ist die Bindungsfestigkeit des Kompositrohrs. Die radiale Eigenspannung des Kompositrohrs wird ausgedrückt durch σ = P / A , wobei P die Normalkraft der Bindungsoberfläche des Kompositrohrs ist und A die reale Kontaktfläche des Kompositrohrs ist.
Zusammenfassend gilt, dass je höher die Bindungsfestigkeit ist, desto höher ist die senkrechte Belastung der Bindungsoberfläche, während mit größerer senkrechter Belastung der Bindungsgrenzfläche die normale Steifigkeit der Bindungsgrenzfläche zunimmt. Somit nimmt die normale Steifigkeit der Bindungsgrenzfläche zu, wenn die Bindungsfestigkeit größer wird.

2. Zusammenhang zwischen der normalen Steifigkeit der Bindungsgrenzfläche und der natürlichen Frequenz des Kompositrohrs: Da die Grenzfläche zwischen dem Basisrohr und dem Linerrohr des mechanischen Kompositrohrs relativ kompliziert ist, ist es schwierig ein Schwingungsmodell mit unbegrenzten Freiheitsgraden darauf anzuwenden, um den Einfluss der Bindungsgrenzfläche zwischen dem Basisrohr und dem Linerrohr auf die dynamischen Eigenschaften des Kompositrohrs theoretisch zu analysieren. Um die Schwierigkeit der Analyse zu reduzieren, wird die transversale Schwingung der einfachen Träger der beiden Enden des Kompositrohrs in einem Schwingungsmodell mit zwei Freiheitsgraden vereinfacht. Wie in 2 gezeigt ist, entspricht m₁ dem Gewicht des Basisrohrs und m₂ dem Gewicht des Linerrohrs. k₁ entspricht einer Biegesteifigkeit des Kompositrohrs, k₂ entspricht einer Grenzflächensteifigkeit zwischen dem Basisrohr und dem Linerrohr, c entspricht einer Grenzflächendämpfung zwischen dem Basisrohr und dem Linerrohr und ω entspricht der natürlichen Frequenz des Modellsystems. Die Grenzflächensteifigkeit und die Grenzflächendämpfung zwischen dem Basisrohr und dem Linerrohr werden durch die Federsteifigkeit bzw. ein Dämpferelement nachgeahmt.

Eine Differentialgleichung der Bewegung ist:
Eine charakteristische Gleichung ist:
dass die Ableitung von k₂ ist:
Gleichermaßen gilt für
dass die Lösung der Ableitung von k₂ ist:
Aus der oben beschriebenen Analyse ist bekannt, dass
stets größer als Null ist und ω² mit größeren Werten für k₂ zunimmt. Da k₂ der normalen Steifigkeit der Bindungsgrenzfläche des Basisrohrs und des Linerrohres entspricht, folgt daraus, dass je größer die normale Steifigkeit der Bindungsgrenzfläche ist, desto größer ist die natürliche Frequenz.

3. Zusammenhang zwischen der Bindungsfestigkeit des mechanischen Kompositrohrs und der natürlichen Frequenz und der Dämpfung: Basierend auf dem Analysenergebnis des Zusammenhangs zwischen der Bindungsfestigkeit und der normalen Steifigkeit der Bindungsgrenzfläche (je höher die Bindungsfestigkeit ist, desto größer ist die normale Steifigkeit der Bindungsgrenzfläche) und dem Analysenergebnis des Zusammenhangs zwischen der normalen Steifigkeit der Bindungsgrenzfläche und der natürlichen Frequenz (je größer die normale Steifigkeit der Bindungsgrenzfläche ist, desto höher ist die natürliche Frequenz), ist bekannt, dass je größer die Bindungsfestigkeit des mechanischen Kompositrohrs ist, desto höher ist die natürliche Frequenz.

Inzwischen wurden, wie in der nachfolgenden Tabelle gezeigt ist, die natürliche Frequenz und Dämpfung von einer Vielzahl von mechanischen Kompositrohren durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt. Die Bindungsfestigkeit der mechanischen Kompositrohre wurde ermittelt, indem ein destruktives Schertrennungsverfahren angewandt wird und es wird gefolgert, dass mit höheren Bindungsfestigkeiten des Kompositrohrs, größere natürliche Frequenzen und kleinere Dämpfungen erzielt werden und dass die Genauigkeit des Verfahrens zur Bewertung der Bindungsfestigkeit eines mechanischen Kompositrohrs nachgewiesen werden konnte. Für ein mechanisches Kompositrohr mit der Spezifikation von 76 × (6 + 2) ist der Außendurchmesser des mechanischen Kompositrohrs gleich 76 mm, die Wanddicke des Basisrohres ist 6 mm und die Wanddicke des Linerrohres ist 2 mm. Für ein mechanisches Kompositrohr mit einer Spezifikation von 219 × (14.3 + 3) ist der Außendurchmesser des mechanischen Kompositrohrs gleich 219 mm, die Wanddicke des Basisrohres ist 14.3 mm und die Wanddicke des Linerrohres ist 3 mm.
Beispiel 3
In diesem Beispiel ist der modale Parameter zur Bewertung der Bindungsfestigkeit des Kompositrohrs die Übertragungsgeschwindigkeit η. Die Durchführungsweise von Schritt 1) ist dieselbe wie in Beispiel 1.
Schritt 2): Aubringen einer Anregungskraft auf das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs, das gemäß Schritt 1) erhalten wurde, Aufzeichnung eines Anregungskraftsignals sowie Echtzeitmessung eines Beschleunigungssignals an spezifischen Punkten und die analytische Verarbeitung der erfassten Signale und die Ermittlung der Übertragungsgeschwindigkeit η_Standard des Standardstückes des mechanischen Kompositrohrs.
Schritt 2) wird im Speziellen ausgeführt durch: das horizontale Anordnen eines mechanischen Kompositrohrs mit einer Länge l, das gemäß Schritt 1) erhalten wurde, auf zwei V-Rillen und das Einstellen der Positionen der zwei V-Rillen, sodass jeweils eine äußere Endfläche der Trägerteile der zwei V-Rillen senkrecht mit jeder der äußeren Endflächen des Kompositrohrs ausgerichtet ist.
Das Anbringen eines ersten Beschleunigungssensors an einer Position A an einer Öffnung genau über einem inneren Teil des Linerrohres, wobei für einen Abstand zwischen der Position A und der Öffnung des Linerrohres gilt, dass 0 ≤ a ≤ 50 mm ist. Das Anbringen eines zweiten Beschleunigungssensors an einer Position B des Mittelpunktes genau über dem äußeren Teil des Basisrohres. Ausüben einer Anregungskraft auf das Basisrohr durch eine Anregungsvorrichtung, wobei eine Stelle, an der die Anregung ausgeübt wird, zwischen 100 mm und 500 mm rechts von der Position B ist, die Verbindung der beiden Beschleunigungssensoren und der Anregungsvorrichtung mit dem Computer über die dynamische Signalerfassungsvorrichtung, die Analyse der erfassten Signale mittels des Computers, um ein Zeitbereichssignal a(t) an der Position A und ein Zeitbereichssignal b(t) an der Position B zu erhalten, die Durchführung einer Fourier-Transformation, um A(t) und B(t) zu ermitteln und Bilden des Quotienten von A(t) durch B(t) um eine Übertragungsgeschwindigkeit η_Standard der Beschleunigung an der Position A relativ zur Beschleunigung an der Position B zu erhalten, wobei gilt 0 ≤ η_Standard ≤ 1.
Schritt 3): Anwenden der gleichen Vorgehensweise wie in Schritt 2), wobei die gleiche Anregungskraft auf das zu prüfende Kompositrohr unter Echtzeitmessung des Beschleunigungssignals an den spezifischen Punkten ausgeübt wird und eine analytische Verarbeitung der erfassten Signale erfolgt sowie die Ermittlung der Übertragungsgeschwindigkeit η_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs, wobei gilt 0 ≤ η_Probe ≤ 1.
Schritt 4): Vergleich der Übertragungsgeschwindigkeit η_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs aus Schritt 3) mit der der Übertragungsgeschwindigkeit η_Standard des Standardstückes der mechanischen Kompositeinheit aus Schritt 2) und die Berwertung, ob die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden Kompositrohrs den Anforderungen entspricht, sobald η_Probe ≥ η_Standard ist. Ansonsten erfolgt die Feststellung, dass die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden Kompositrohrs den Anforderungen nicht genügt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Übertragungsgeschwindigkeit η auch als modaler Parameter zur Bewertung der Bindungsfestigkeit des Kompositrohrs genutzt werden. Die Übertragungsgeschwindigkeit und Bindungsfestigkeit wurde an einer Vielzahl von mechanischen Kompositrohren unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und unter Verwendung des destruktiven Schertestverfahrens gemäß dem Stand der Technik ermittelt. Aus der nachfolgenden Tabelle ist bekannt, dass je höher die Bindungsfestigkeit ist, desto größer ist die Übertragungsgeschwindigkeit. Die Genauigkeit des Verfahrens zur Bewertung der Bindungsfestigkeit eines mechanischen Kompositrohrs gemäß der Erfindung wurde nachgewiesen. Für das mechanische Kompositrohr mit der Spezifikation 89 × (5 + 2) ist der Außendurchmesser des mechanischen Kompositrohrs gleich 89 mm, die Wanddicke des Basisrohres ist 5 mm und die Wanddicke des Linerrohres ist 2 mm.

Claims

Verfahren zur Bewertung der Bindungsfestigkeit eines mechanischen Kompositrohrs, wobei das Verfahren nachfolgende Schritte umfasst: 1) Auswahl eines Standardstückes des mechanischen Kompositrohrs, das aus dem gleichen Material besteht und die gleichen Spezifikationen hat wie das zu prüfende mechanische Kompositrohr und dessen Bindungsfestigkeit die Bewertungsanforderungen erfüllt. 2) Ausüben einer Anregungskraft auf das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs, das gemäß Schritt 1) ausgewählt wurde, durch ein bestimmtes Verfahren und Aufnahme eines Signals für die Anregungskraft, Echtzeitmessung eines Beschleunigungssignals an spezifischen Punkten, Analyse und Verarbeitung der erfassten Signale und Ermittlung der Werte für die modalen Parameter für das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs. 3) Verwendung der gleichen Vorgehensweise aus Schritt 2), Ausüben der gleichen Anregung auf das zu prüfende mechanische Kompositrohr, Echtzeitmessung eines zugehörigen Beschleunigungssignals an den spezifischen Punkten, Analyse und Verarbeitung der erfassten Signale und Ermittlung der gleichen modalen Parameter für das zu prüfende mechanische Kompositrohr und 4) Vergleich der Werte für die modalen Parameter des Standardstückes des mechanischen Kompositrohrs, die gemäß Schritt 2) ermittelt wurden, mit den Werten für die modalen Parameter des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs, die gemäß Schritt 3) ermittelt wurden, und Bewertung, ob das zu prüfende mechanische Kompositrohr gemäß einem Vergleichsergebnis die Anforderungen erfüllt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs in Schritt 1) gezielt wie folgt ausgewählt wird: 1.1) Bereitstellen eines Basisrohres und eines Linerrohres, die das gleiche Material, den gleichen Außendurchmesser, die gleiche Wanddicke und die gleiche Länge aufweisen, wie das zu prüfende mechanische Kompositrohr, und Zusammenfügen des Basisrohres und des Linerrohres in koaxialer Richtung, um vor der Standardisierung ein mechanisches Kompositrohr zu erhalten; 1.2) Standardisierung 1.2.1) Erstbelastung Anbringen von Abdichtungsvorrichtungen an den beiden Enden des Kompositrohrs, das in Schritt 1.1) erhalten wurde, und Befestigen eines axialen Dehnungsmessstreifens und eines Bügeldehnungsmessstreifens an einer Mittelpunktposition genau über einem äußeren Teil des Basisrohres; Einspritzen von Wasser in eine innere Kavität des Linerrohrs, wobei eine Einspritzgeschwindigkeit gemäß einer Zunahme eines hydrostatischen Druckes von 0.01 ± 0.005 Megapascal pro Minute innerhalb des Linerrohres geregelt wird und eine Ringdehnung ε_θ und eine axiale Dehnung ε_z des Basisrohres dynamisch gemessen und aufgezeichnet werden und Berechnung einer Echtzeitringspannung σ_θ einer inneren Oberfläche des Basisrohres entsprechend der Ringdehnung ε_θ und der axialen Dehnung ε_z, Beenden der Wassereinspritzung und Ablassen des Wassers sobald σ_θ ≥ σ_θStandard ist, Berechnung einer Ringeigenspannung σ'_θ gemäß einer Ringspannung ε'_θ und einer axialen Spannung ε'_z des Basisrohres nach dem Ablassen des Wassers, wobei ein mechanisches Kompositrohr gemäß der Standardisierung vorliegt, wenn σ_θStandard ≤ σ_θ ≤ 1.5σ_θStandard erfüllt ist, wobei σ_θStandard ein vorbestimmter Minimalwert der Ringspannung ist, und wobei ansonsten Schritt 1.2.2) ausgeführt wird; 2.2) wiederholte Belastung Erneutes Einspritzen von Wasser in eine innere Kavität des Linerrohrs, wobei eine Einspritzgeschwindigkeit gemäß einer Zunahme des hydrostatischen Druckes von 0.01 ± 0.005 Megapascal pro Minute innerhalb des Linerrohres geregelt wird und das Wasser nach einer Einspritzdauer von einer Minute abgelassen wird, Ermittlung der Ringspannung ε'_θ und der axialen Spannung ε'_z des Basisrohres nach dem Ablassen des Wassers und Berechnung der Ringeigenspannung σ'_θ, wobei ein mechanisches Kompositrohr gemäß der Standardisierung vorliegt, wenn σ_θStandard ≤ σ_θ ≤ 1.5σ_θStandard erfüllt ist, wobei ansonsten die Wiederholung von Schritt 1.2.2) folgt, bis σ_θStandard ≤ σ_θ ≤ 1.5σ_θStandard erfüllt ist und 1.2.3) Entfernen der Abdichtungsvorrichtungen von den beiden Enden des mechanischen Kompositrohrs nach der Standardisierung und Erhalt des Standardstücks des mechanischen Kompositrohrs.
Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass: der modale Parameter eine natürlichen Frequenz ω ist, wobei Schritt 2) insbesondere umfasst, dass das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs mit einer Länge l, das in Schritt 1) erhalten wurde, horizontal an zwei V-Rillen angeordnet wird und die Positionen der zwei V-Rillen so reguliert werden, dass jeweils die äußere Endfläche eines Trägerteils von jeder der zwei V-Rillen senkrecht an den äußeren Endflächen des Kompositrohrs ausgerichtet ist, Anbringen eines Beschleunigungssensors an der Mittelpunktposition genau über dem äußeren Teil des Basisrohres, Ausüben einer Anregungskraft auf das Basisrohr durch eine Anregungsvorrichtung und Einstellen eines waagrechten Abstands zwischen einer Position, an der die Anregung erfolgen soll und dem Beschleunigungssensor auf einen Wert zwischen l/10 und 7l/10, Verbindung des Beschleunigungssensors und der Anregungsvorrichtung mit einem Computer über eine dynamische Signalerfassungsvorrichtung, Durchführung einer Frequenzantwortanalyse mittels des Computers gemäß des Echtzeitbeschleunigungssignals und des Anregungskraftsignals, die von der dynamischen Signalerfassungsvorrichtung erfasst werden und Ermittlung der natürlichen Frequenz ω_Standard des Standardstückes der mechanischen Kompositeinheit durch Bestätigung des modalen Parameters; wobei Schritt 3) die Anwendung der gleichen Vorgehensweise wie in Schritt 2) umfasst, um eine natürliche Frequenz ω_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs zu ermitteln und Schritt 4) umfasst, dass die natürliche Frequenz ω_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs, die in Schritt 3) ermittelt wurde, mit der natürlichen Frequenz ω_Standard des Standardstücks der mechanischen Kompositeinheit, die in Schritt 2) ermittelt wurde, untereinander verglichen werden und die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs als den Anforderungen genügend klassifiziert wird, wenn ω_Probe ≥ ω_Standard ist, wobei ansonsten die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs die Anforderungen nicht erfüllt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass: der modale Parameter eine Dämpfung ξ ist, wobei Schritt 2) insbesondere umfasst, dass das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs mit einer Länge l, das in Schritt 1) erhalten wurde, horizontal an zwei V-Rillen angeordnet wird und die Positionen der zwei V-Rillen so reguliert werden, dass jeweils die äußere Endfläche eines Trägerteils von jeder der zwei V-Rillen senkrecht an den äußeren Endflächen des Kompositrohrs ausgerichtet ist, Anbringen eines Beschleunigungssensors an der Mittelpunktposition genau über dem äußeren Teil des Basisrohres, Ausüben einer Anregungskraft auf das Basisrohr durch eine Anregungsvorrichtung und Einstellen eines waagrechten Abstands zwischen einer Position, an der die Anregung erfolgen soll, und dem Beschleunigungssensor auf einen Wert zwischen l/10 und 7l/10, Verbindung des Beschleunigungssensors und der Anregungsvorrichtung mit einem Computer über eine dynamische Signalerfassungsvorrichtung, Durchführung einer Frequenzantwortanalyse mittels des Computers gemäß des Echtzeitbeschleunigungssignals und des Anregungskraftsignals, die von der dynamischen Signalerfassungsvorrichtung gesammelt werden und Ermittlung der Dämpfung ξ_Standard des Standardstückes der mechanischen Kompositeinheit durch Bestätigung des modalen Parameters, wobei Schritt 3) die Anwendung der gleichen Vorgehensweise wie in Schritt 2) umfasst, um eine Dämpfung ξ_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs zu ermitteln und Schritt 4) umfasst, dass die Dämpfung ξ_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs, die in Schritt 3) ermittelt wurde, mit der Dämpfung ξ_Standard des Standardstückes der mechanischen Kompositeinheit, die in Schritt 2) ermittelt wurde, verglichen werden und die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs als den Anforderungen genügend klassifiziert wird, wenn ξ_Probe ≤ ξ_Standard ist, wobei ansonsten die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs die Anforderungen nicht erfüllt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass: der modale Parameter eine Übertragungsgeschwindigkeit η ist, wobei Schritt 2) insbesondere umfasst, dass das Standardstück des mechanischen Kompositrohrs mit einer Länge l, das in Schritt 1) erhalten wurde, horizontal an zwei V-Rillen angeordnet wird und die Positionen der zwei V-Rillen so reguliert werden, dass jeweils die äußere Endfläche eines Trägerteils von jeder der zwei V-Rillen senkrecht an den äußeren Endflächen des Kompositrohrs ausgerichtet ist; Anbringen eines ersten Beschleunigungssensors an einer Position A an einer Öffnung genau über einem inneren Teil des Linerrohres und Anbringen eines zweiten Beschleunigungssensors an einer Position B des Mittelpunktes genau über dem äußeren Teil des Basisrohres, Ausüben einer Anregungskraft auf das Basisrohr durch eine Anregungsvorrichtung, Verbindung der beiden Beschleunigungssensoren und der Anregungsvorrichtung mit dem Computer über die dynamische Signalerfassungsvorrichtung, Analyse der empfangenden Signale mittels des Computers, um ein Zeitbereichssignal a(t) an der Position A und ein Zeitbereichssignal b(t) an der Position B zu erhalten und Durchführung einer Fourier-Transformation, um A(t) und B(t) zu erhalten und Berechnen des Quotienten aus A(t) durch B(t), um eine Übertragungsgeschwindigkeit η_Standard der Beschleunigung an der Position A relativ zur Beschleunigung an der Position B zu erhalten, wobei gilt 0 ≤ η_Standard ≤ 1, wobei Schritt 3) die Anwendung der gleichen Vorgehensweise wie in Schritt 2) umfasst, um eine Übertragungsgeschwindigkeit η_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs zu ermitteln und Schritt 4) umfasst, dass die Übertragungsgeschwindigkeit η_Probe des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs, die in Schritt 3) ermittelt wurde, mit der Übertragungsgeschwindigkeit η_Standard des Standardstückes der mechanischen Kompositeinheit, die in Schritt 2) ermittelt wurde, verglichen wird und die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs als den Anforderungen genügend klassifiziert wird, wenn η_Probe ≥ η_Standard ist, wobei ansonsten die Bindungsfestigkeit des zu prüfenden mechanischen Kompositrohrs die Anforderungen nicht erfüllt.