JP2008532029A - パッカーを用いてサンプルに機械的に荷重をかけるための装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、ここで用いられる「管」という用語は、油井又は精油所のような圧力及び/又は機械的荷重及び/又は腐食及び/又は温度に関して厳しい作業環境で用いられることが意図された任意の管状構成材を意味する。したがって、それは、例えば、ドリルパイプ、或いは、ケーシングのための、又は油若しくはガスの生産のための(チュービング)、滑らかな又はねじ切りされた無溶接管、又はライン、又はパイプラインに関するものであってもよい。
実験室内で荷重の組み合わせの下での管状サンプルの挙動を試験するために、当業者は、荷重ベンチ(それが動荷重を生み出すときには疲労ベンチと呼ばれる)を含む装置を使用して、ミーゼスの楕円を用いて荷重の組み合わせの挙動を観測する。
公知の静荷重装置の第1の例として挙げられるのは、端部がプラグに取り付けられた管状サンプルの中に加圧流体を導入することからなる装置であり、第2の例は、管状サンプルの内部又は外部に配置されるジャッキを用いることからなる装置であり、第3の例は、上記の2つのタイプの組み合わせからなる装置である。
内部ジャッキ又は外部ジャッキを用いるタイプの装置においては、管状サンプルは、軸方向張力のみを受ける。したがって、このタイプの装置は、圧力のみの影響の研究をすることはできず、そしてまた、圧力と軸方向張力の任意の組み合わせの研究をすることもできないが、ミーゼスの楕円を表す平面の横座標(X)のセグメントによってモデル化されることができる組み合わせの研究だけは可能である。
ジャッキと内部加圧流体との両方を用いる装置では、ミーゼスの楕円を表す平面の少なくとも一部を説明することができるが、その代わり装置は複雑になる。
この目的のために、本発明は、試験区域においてサンプルの中に収容され、試験区域よりも大きい長手方向延長部を有する少なくとも1つのパッカーを含み、パッカーが、第1に、パッカーの少なくとも第1部分の直径を局所的に変化させて、それが試験区域においてサンプルの内面に当たるようにするための第1圧力手段、第2に、パッカーの第2部分に配置され、サンプルの内面の一部にわたって選択された第1内部圧力をかけるように命令される第2圧力手段、及び/又は、第3に、パッカーの一方の端部から或る距離のところでサンプルに取り付けられて作用区域を定める少なくとも1つのプラグ部材と協働して、作用区域においてサンプルに第1圧力とは独立した第2の選択された内部圧力をかけるように命令される第3圧力手段を備える、管状サンプルに機械的に荷重をかけるための装置を提案する。
・少なくとも1つの歪みゲージが、サンプルの外面の選択された領域に配置され、選択された領域においてサンプルが受ける応力状態を表す第1応力測定値を与える。
・少なくとも2つの歪みゲージが、サンプルの外面の2つの異なる選択された領域に配置され、2つの選択された領域においてサンプルが受ける応力状態を表す第1応力測定値を与える。
・所望の曲げによる歪みは、例えば、初期第1基準測定値に対応する。
・サンプルを支持することが意図された2つの支持手段、サンプルの一方の端部に結合されて不均衡質量を定める偏心質量を備えた装置に設けられた励振手段に結合される回転モータ、調節可能な速度のモータによる偏心質量の回転を指示して、不均衡質量の関数である選択された振動励起をサンプルに課し、周期的曲げによりサンプルを変形させるように命令される制御手段。
・少なくとも1つの支持手段は、その位置(又はそれらの各々の位置)がサンプルの1つの(又はそれ以上の)振動の節に実質的に対応するように配置されることができる。
・制御手段は、サンプルが受けることになる曲げ応力を表す応力の振幅の関数としてモータの回転速度を適合させるように命令される。
・少なくとも一対の加速度計が、サンプルの外面の選択された領域において互いに90°をなすように配置されて、サンプルが受ける変位を表す第2測定値を与える。この場合、制御手段は、選択された領域においてサンプルが受ける曲げによる半径方向の変位の振幅が実質的に一定のままとなるように、一対の加速度計によって与えられた最終第2測定値の関数としてモータの回転速度を適合させるように命令される。
・管状サンプルが、試験区域において互いに接続された少なくとも2つの管状構成材によって構成されるときには、二対の加速度計が接続部の両側に配置されることが好ましい。
・制御手段は、加速度計の対の少なくとも1つによって与えられた少なくとも最終第2測定値と、選択された領域における所望の曲げ変位振幅に対応する初期変位振幅を表す第2基準測定値とを比較して、比較の結果の関数としてモータの回転速度を適合させることが意図される。
・制御手段は、変位振幅(最終第2測定値によって表される)と所望の曲げ変位振幅との間の相対的な差を求め、この差を「調整」許容間隔限度と比較して、その差が調整間隔の外側にあるときにモータの回転速度を適合させるように命令されることができる。
・回転検出装置は、例えば、検出された各回転を表す信号を制御手段に送信して、受信された信号の数が選択された数に等しくなる度に制御手段にモータの回転速度を適合させるように命令される。
・制御手段は、荷重試験の間、選択された一連の回転速度に従って偏心質量を回転駆動して、サンプルに選択された一連の振動励起を課すことをモータに指示するように命令されることができる。
・パッカーは、変形可能な環状膜が取り付けられた実質的に変形可能でない支持体を含んでもよい。この場合、第1圧力手段は、実質的に変形可能でない支持部と膜との間に選択された流体(例えば加圧液体)を導入して選択された圧力をかけるように命令される第1流体供給回路を含む。
・第2圧力手段は、選択された第1内部圧力をかけるためにサンプルの内面に面する流体出力開口部を有する、流体(例えばガス)を供給するための第2回路を含む。
・第2流体供給回路は、例えば、密封された状態で膜を横切る。
・第3圧力手段は、各々の作用区域に流体(例えば加圧液体)を供給してサンプルに選択された第2内部圧力をかけるのに適した第3流体供給回路を含んでもよい。
・ルーティング装置が、第1及び第3流体供給回路に接続され、ポンプがルーティング装置に結合される。
・パッカー支持体は、例えば、第3流体供給回路の一部を定める中空中央導管を形成し、2つの相対する端部を有し、その少なくとも一方の端部が作用区域に流体を供給するために作用区域の中に開口している管である。
・パッカーの2つの端部から或る距離のところに、2つのプラグ部材が設置され、サンプルが選択された第2内部圧力を受ける少なくとも1つの作用区域を定める。
・第1流体供給回路の一部及び/又は第2流体供給回路の一部は、中央導管の内部に収容されることができる。
・少なくとも1つの圧力センサが、サンプルの選択された領域に設置されることを意図され、選択された領域におけるサンプルの内部圧力を表す第4測定値を与える。
・制御手段は、少なくとも幾つかの第1測定値から導出された第1結果を少なくとも幾つかの第2測定値から導出された第2結果と比較して、第1結果が第2結果と適合するときに試験の継続を許可するように命令されることができる。
・選択された領域においてサンプルが受ける応力状態を表す第1応力測定値を得るために、サンプルの外面の選択された領域に配置される、少なくとも1つの歪みゲージを用いることができる。
・2つの選択された領域においてサンプルが受ける応力状態を表す第1応力測定値を得るために、サンプルの外面の2つの異なる選択された領域に配置される、少なくとも2つの歪みゲージを用いることができる。
・サンプルがその上に設置される2つの支持手段と、サンプルの一方の端部に結合されて不均衡質量を定める偏心質量を備える装置に設けられた励振手段に結合される回転モータと、が用いられ、偏心質量は、モータを用いて調節可能な速度で回転駆動されて、不均衡質量の関数である選択された振動励起をサンプルに課して、サンプルを曲げにより周期的に変形させることができる。
・少なくとも1つの支持手段が、実質的にサンプルの1つの振動の節に配置される。
・予備基準ステップの後で、モータの回転速度は、第1測定値によって表されるサンプルが受けた曲げ応力の振幅が実質的に一定のままとなるように適合されることができる。
・サンプルが受ける変位を表す第2測定値を得るために、サンプルの外面の選択された領域において互いに90°に配置される、少なくとも一対の加速度計を用いることができる。この場合、モータの回転速度は、選択された領域においてサンプルが受ける曲げによる半径方向の変位の振幅が実質的に一定のままとなるように、一対の加速度計によって与えられた最終第2測定値の関数として適合される。
・他の二対の加速度計を用いることも可能である。この場合、他の各対の加速度計は、サンプルの外面の他の選択された領域において互いに90°をなすように配置され、選択された他の領域においてサンプルが受ける変位を表す他の第2測定値を与える。最終第2測定値の組み合わせは、これらの組み合わせの関数としてモータの回転速度を適合させて、選択された領域においてサンプルが受ける曲げ変位の振幅を一定のままにするようにされることができる。
・少なくとも一対の加速度計によって与えられた少なくとも最終第2測定値が、選択された領域における所望の曲げ変位振幅に対応する初期変位振幅を表す第2基準測定値と比較され、次いで、モータの回転速度が比較の結果の関数として適合されることができる。
・モータによって課される各回転は、例えば、受信された信号の数が選択された数に等しくなる度にモータの回転速度を適合させるために検出されることができる。
・荷重試験の間、モータは、サンプルに選択された一連の振動励起を課すために、選択された一連の回転速度を用いて偏心質量を回転駆動させるように命令されることができる。
・試験区域におけるサンプル周辺部の漏れを検出することができる。
・第2の選択された内部圧力がサンプルに適用される2つの作用区域を定めるために、パッカーの2つの端部から或る距離のところで、サンプルに2つのプラグ部材を取り付けることができる。
・選択された領域におけるサンプルの温度を表す第3測定値を得るために、少なくとも1つの温度センサをサンプルの選択された領域において用いることができる。
・選択された領域におけるサンプルの内部圧力を表す第4測定値を得るために、少なくとも1つの圧力センサをサンプルの選択された領域において用いることができる。
・少なくとも幾つかの第1測定値から導出された第1応力結果を、少なくとも幾つかの第2測定値から導出された第2半径方向変位結果と比較して、第1結果が第2結果と適合するときに試験の継続を許可することができる。
添付の図面は、本発明を説明することにのみ役立つのではなく、適切な場合にはその定義に寄与することにも役立つ。
初めに示されたように、ここで用いられる「管状サンプル」という用語は、任意の管、又は随意的には継手を介して、互いに接続された管の組立体を意味する。結果として、本発明は、以下の形態の管状サンプルに機械的に荷重をかけるように適合される。
・単一の管(又は管状構成材)
・例えば溶接などの任意の手段によって接続された2つの管(又は管状構成材)
・雄ねじが設けられた第1管(又は管状構成材)と、雄ねじと協働してねじ接続部を構成することが意図された雌ねじが設けられた第2管(又は管状構成材)
・雄ねじが設けられた第1管(又は管状構成材)と、同じく雄ねじが設けられた第2管(又は管状構成材)と、雄ねじとそれぞれ協働してねじ接続部を構成することが意図された2つの雌ねじが設けられた継手(又は管状構成材)
ここで用いられる「静的機械的荷重」という用語は、管状サンプルへの圧力及び/又は張力の適用に起因する、或る時間間隔にわたって実質的に一定である荷重を意味し、「動的機械的荷重」という用語は、圧力及び/又は張力だけでなく、サンプルを周期的曲げによって変形させることを意図して選択された振動励起も管状サンプルに適用することに起因するような、時間と共に変化する全ての他のタイプの荷重を意味する。
さらに、ここで用いられる「周期的荷重の振幅」という用語は、波の頂点間の距離の半分を意味する。
図1に示されるように、本発明の装置Iは、まず第1に、サンプルETに機械的に荷重をかけることを意図した第1部分(又はベンチ)を備える。この第1部分は、試験区域ZTにおいてサンプルETの内部に収容されたパッカーP(図2に示される)を(少なくとも)含む。
第1圧力手段は、パッカーPの少なくとも第1部分PPの直径を局所的に変化させて、それを試験区域ZTにおいてサンプルETの内面に当てるように命令される。
例として、図2に示されるように、パッカーPの直径の局所的変化は、パッカーPの管TUの外面上に密封状態で設置された変形可能な環状膜Mと、第1圧力手段の一部を形成する第1供給回路C1を介して管の外面と膜Mとの間に選択された圧力で供給される選択された流体とを用いてなされることができる。
膜Mは、この場合、パッカーPの中央領域に位置する。
図3に示されたバリエーションにおいて、パッカーPは、良好な流体分配及び内部圧力の適用を可能にするボス又は剛毛が随意的に設けられた、好ましくは滑らかな2つの部分M1及びM2によって両側に延長される、中央部分PCを含む変形可能な膜Mを備える。
この流体は、水のような加圧液体であることが好ましい。その最大圧力は、サンプルETの直径に依存する。例えば、7インチより大きい直径については600バールの最大圧力が想定され、この値は使用されるポンプの形式にもちろん依存する。
例えば、図2に示されるように、第2圧力手段は、サンプルETの内面に面して開口した出口が設けられた、流体C2を供給するための第2回路を備える。第2供給回路C2は、パッカーPの第2部分に位置するサンプル区域ETに選択された圧力で流体を供給して、第1内部圧力PI1がかけられ、それにより、厳しい採鉱条件の間に直面するのと同様の本質的に半径方向の圧力の下にサンプルET(より正確にはここではそのねじ接続部)を局所的に置くことを可能にする。
第2供給回路C2内を循環する流体は、ヘリウムのような加圧ガスであることが好ましい。その最大圧力は、サンプルETの直径に依存する。例えば、7インチより大きい直径については600バールの最大圧力が想定され、この値は使用されるポンプの形式に明らかに依存する。
例えば、プラグ部材B1は、サンプルETの2つの端部の一方に取り付けられる。この端部にねじが設けられているときには、ねじで締めることによって取り付けを行うことができる。
軸方向張力荷重をサンプルETの全長にわたって誘起するときには、2つのプラグ部材B1及びB2が設けられる。例えば、プラグ部材B1、B2は各々、サンプルETの2つの端部の一方に取り付けられる。そのため、作用区域ZAは、2つのプラグ部材B1とB2との間に延びる。サンプルETの2つの端部にねじが設けられているときには、プラグ部材B1及びB2は共にねじで締めることによって接合されることができる。バリエーションとして、任意の他の手段、例えば、サンプルの端部とプラグ部材との間の連続溶接とすることができる。
T=π(PI2)(IDt 2−IDp 2)/4
ここで、IDtは、サンプルETの、したがって管T1、T2の内径であり、IDpは、パッカーPの管TUの内径であり、(PI2)は、第2の内部圧力である。
バリエーションとして、パッカーPの両側において、サンプルET内に2つの独立した作用区域を形成して、それらが対応するサンプルの2つの部分の各々に軸方向張力をかけることを想定することができる。
各作用区域ZAに供給するために、例えば、パッカーPの管TUが用いられてもよい。より正確には、管TUが空であるときには、それは、第3回路C3を介して送達された流体を流すように働き、第3回路の一部を構成する。例えば、図2に示されるように、第3回路C3は、管TUに加圧流体が供給されることを可能にする、管TUの壁の中に形成された貫通オリフィスに接続される出口を備える。
第3供給回路C3内を移動する流体は、例えば水のような加圧液体であることが好ましい。例えば、600バールの最大圧力が、サンプルETの直径に関係なく想定される。
同じ流体が第1流体供給回路C1及び第3流体供給回路C3内を移動するときには、これらは、例えば、ルーティング装置DAに接続されてもよく、それはまた高圧ポンプPEに接続される。こうしたルーティング装置DAを用いて、例えば、管TUと膜M(又はその中央部分PC)との間に位置する各区域に選択された圧力をかけることによって、サンプルET内でパッカーPの固定化を開始することが可能となり、サンプルETに張力をかけるべき場合には、第1回路C1が閉じられ、第3回路C3が開かれて、各作用区域ZAに第2内部圧力PI2がかけられる。
明らかに、各供給回路C1からC3は、それ独自の高圧ポンプで供給されてもよい。
各々の歪みゲージJkは、このサンプルが(選択された領域において)局所的に受ける応力状態を表す第1応力測定値を与えるために、サンプルETの外面の選択された領域に(例えば接着することによって)配置される。
少なくとも2つの歪みゲージが用いられることが好ましい。この数は限定されない。数が多くなれば、サンプルETが受ける応力のマッピングがより正確になり、したがって局所歪みのマッピングがより正確になる。
歪みゲージJkはいずれの形式であってもよい。特に、それらは、一軸歪みゲージ及び/又は、図4に示されるように三方向ロゼットの形態に配置された多軸歪みゲージであってもよい。
これらの歪みゲージJkのおかげで、特に最初に(予備基準ステップ)、1つ又はそれ以上の領域(又は区域)においてサンプルETが受ける応力状態(一軸又は多軸)を求めて、かけられる荷重の影響を求めることができる。
・ゲージJ5は、実質的にサンプルETの中央平面内に、すなわち継手MRの中央部に、軸線の0°線に沿って配置される。
・ゲージJ1又はJ3は、軸線の0°線に沿って、サンプルETの各端部の近くに(ここでは、管T1、T2上の、中央平面から約1300mmの距離のところに)配置される。
・ゲージJ2及びJ4は、軸線の0°線に沿って、それぞれサンプルETの第1及び第2中間区域に(ここでは、管T1、T2上の、中央平面から実質的に900mmの距離のところに)配置される。
・三つ組のゲージ(J6からJ8)及び(J9からJ11)は、それぞれサンプルETの第3及び第4中間区域に(ここでは、管T1、T2上の、継手からの距離が管T1、T2の外径に実質的に等しいところ、すなわち、中央平面からの距離が約530mmに実質的に等しいところに)配置される。三つ組のゲージの各々は、例えば、この場合2つの異なる構成で、互いに90°をなして位置決めされる。二つ組又は四つ組のゲージを用いることも可能である。
もちろん、より限定された数の歪みゲージJkを用いてもよい。例えば、図1に示すように、2つの歪みゲージのみが用いられてもよく、第1のゲージはサンプルETの中央に配置され、第2のゲージは第1のゲージから特定の距離のところに配置される。一般に、歪みゲージJkの位置は、パッカーPがサンプルET内に設置される領域に依存する。
例えば、第1の対A11及びA12は、2つの他の加速度計の対A21及びA22、並びに、A31及びA32に関連づけて用いられる。
他の各対の2つの加速度計Ai’1及びAi’2(想定している例ではi’=2又は3)は、第1の対の2つの加速度計A11及びA12が設置される領域とは異なるサンプルETの外面の選択された領域に互いに90°をなして(例えば接着することによって)配置される。それらは、二重積分の後で、それらが設置される領域においてサンプルETが局所的に受ける動的変位を表す他の第2測定値(又は信号)を与えることが意図される。
歪みゲージの集合体(J1からJ11)及び加速度計の対(A11からA32)は、サンプルETの任意の点において動的な半径方向の変位及び応力を求めることを可能にする。
加速度計の対の有用性は以下で再度検討される。
したがって、図1に示されるように、少なくとも1つの圧力センサCP及び/又は少なくとも1つの温度センサCT及び/又は少なくとも1つの漏れ検出器DFを設けることができる。
温度センサCTは、サンプルETの選択された領域に、例えば、試験区域ZTの近くに設置される。これは、それが設置された選択された領域におけるサンプルETの温度を表す信号(又は第3の測定値)を与えるように命令される。こうしたセンサCTは、局所温度変動を平滑化するために、歪みゲージによって与えられた測定値に対して自動補償を実行させることを可能にする。
圧力センサCPは、サンプルETの選択された領域に、例えば、試験区域ZTに、或いは図2に示されるようにプラグ部材B1に設置される。これは、それが設置された選択された領域においてサンプルETが受ける内部圧力(PI1又はPI2)を表す信号(又は第4の測定値)を与えるように命令される。こうしたセンサCPは、クラックによって誘起された内部圧力の突然の変動を検出することができる。
漏れ検出器DFは、サンプルETの選択された領域に、例えば、試験区域ZTに、より正確にはパッカーPの第2部分に設置される。これは、第2回路C2を介して与えられた流体(ガス)のサンプルETの外部での存在を検出するように命令される。漏れを検出した場合には、漏れ検出器DFは、アラーム信号を生成して制御モジュールMCに送る。検出器はサンプルET内のクラックを検出することができる。
そのため、サンプルETは、膜MをサンプルETの内面に接触させて平坦化させるための第1圧力手段(第1回路C1)、及び、サンプルETの内壁に対して第1内部圧力(半径方向)PI1を局所的に適用するための第2圧力手段(第2回路C2)を用いて純圧力を受けることができる。
特定の条件下では、サンプルETは、600バールに達する内部圧力を受けることがあることを思い出されたい。
膜MをサンプルETの内面に接触させて平坦化させるための第1圧力手段(第1回路C1)、及び、各々の作用区域ZAにおいてパッカーPの管TUを介してプラグ部材B1とB2と間に第2内部圧力(軸方向)PI2をかけるための第3圧力手段(第3回路C3)を用いて、サンプルETに純張力をかけることも可能である。
最後に、膜MをサンプルETの内面に接触させて平坦化させるための第1圧力手段(第1回路C1)、サンプルETの内壁に第1内部圧力(半径方向)PI1を局所的に適用するための第2圧力手段(第2回路C2)、及び各々の作用区域ZAにおいてパッカーPの管TUを介してプラグ部材B1とB2と間に第2内部圧力(軸方向)PI2をかけるための第3圧力手段(第3回路C3)を用いて、サンプルETは組み合わされた圧力及び張力を受けることができる。
試験は、特に幾つかの相において行うことができ、その各々は、例えばミーゼスの楕円の輪郭の一部、又は、楕円から定義されたその他の線、例えば楕円の相似線の一部を探査するために、特定の荷重の組み合わせを用いて実行される。
試験は、技術者によってパラメータ化されたファイルによって定められる。それが中断された場合には、それは随意的にレジュームされる。このファイルは、サンプルETに関する全ての情報(基準、直径)及び回路C1からC3の圧力に関する全ての情報、並びに測定値及び監視パラメータも含む。
この相補的手段は、サンプルETの2つの支持手段S1、S2、及びサンプルETの一方の端部に結合された励振手段に接続される回転モータMTの形態であることが好ましい。
例えば、図1に示されるように、各支持手段S1、S2は、可動支持体の形態で製造され、その位置は、サンプルETの荷重及び寸法に関する要件の関数として変化し得る。例えば、各々の可動支持体S1、S2は、Firestone−Bridgestoneによって「Pneuride」という商品名で販売されているタイプのフレキシブル・ジャッキによって構成される。
励振手段のためのモータMTと支持シャフトとの間の接続部は、直接接続部、又は、モータMTの出力シャフトARと励振手段との間の連結を保証する、例えば自在継手又はプラスチック・ジョイント型の、ホモカイネチック(homokinetic)接続部LHとすることができる。
図1に示されるようなホモカイネチック接続部による連結は、モータMTが装置のフレームに固定されることを可能にするという利点と、モータが強い振動を受けないという利点を有する。
直接連結は、モータをサンプルETの端部に取り付けることを必要とするが、以下に説明するような他の利点を有する。
例えば、シャフトARを約3000rpmの最大回転速度で駆動することができる15kWの出力のモータMTを使用することができる。
例えば、図6に示されるように、偏心質量DMEを有する装置は、2つのボールベアリングRBを用いてケーシングBO内に回転可能に設置される。
このタイプの励振は、例えば、海洋プラットフォームの変位及び/又は海流及び/又は垂直から傾斜した坑井の中に降下する管状ストリングの回転によって生じるタイプの回転応力及び/又は回転歪みによる荷重を再現することができる。
試験の間のサンプルの安定性のためには、2つの支持体S1及びS2が振動の節に設けられることが非常に好ましい。
ホモカイネチック接続LHを有する装置の場合には、これは振動の節に配置される必要があるため、これは一般には可能ではない。そのため支持体S1のみを振動の節に配置することができる。他方の支持体S2は、この理由のために大きな振動を受けることがある。
図1の矢印VII−VIIによって示された区域においてサンプルETがたどる軌道が、図7に概略的に示されている。実線の中心円は、静止状態のサンプルETの初期位置を示し、点線の円は、それが振動励起を受けたときのサンプルETの連続する位置を示し、破線の円は、振動励起を受けたときのサンプルETの長手軸の軌道を示す。
実質的に一様な応力振幅及び/又は半径方向の曲げ変位が、サンプルETの全周にわたって課される。
例えば、30kg又はそれ以下の質量で「分解」振動励起モード1の偏心質量が用いられ、その共振周波数は、約20Hzから約30Hzまでの間隔である。したがって、それは、半径方向変位の振幅が100ミリメートルを超える周期的曲げを引き起こすことができ、例えば、サンプルETの直径が16インチ、長さ数メートルであるときには、サンプルETの中央(この場合には継手MRを用いるねじ接続によって占められる)において約120mmである。
モータの回転周波数が共振周波数に近くなると、サンプルETが受ける曲げ波の振幅が大きくなることに注目することは重要である。モータMTの回転速度は、後述する制御モジュールMCから命令(基準変数)を受け取る変速装置VRを用いて選択されることができる。
サンプルの所与の変位振幅を得るためにサンプルETの端部に適用される励振力Fは、サンプルの長さに依存する。サンプルETが短くなるほど、励振力は、所与のサンプルにおける変位振幅(又は応力)に近くならなければならない。
用いられる不均衡質量(質量M)、不均衡質量の慣性中心からの半径r、及びモータの回転速度Nの関数としての励振力は、次式によって与えられ、
F=M・r・ω2・sinωt
ここで、ω=2πNであり、Nは1秒間当たりの回転数として与えられる。
典型的には、モード1の共振周波数よりも数ヘルツ小さい回転速度Nが選択される。
初期曲げによる歪みの準備は、所与の時間間隔にわたる予備基準ステップの間に行われることが好ましい。使用される不均衡質量に応じて、サンプルETの所望の曲げ歪みを誘起するモータMTの所望の回転速度を求めることが理論上可能である。しかしながら、実際には、速度調節は、一般に、実際の歪みが所望の歪みに対応するように実行されなければならない。
実際の歪みが所望の歪みに等しくない場合には、新しい回転速度が所望の応力振幅を誘起するように、所与の増分で回転速度が増大される。この回転速度の増大もまた、操作技術者によって手動で行われてもよく、又は制御モジュールMCによって自動的に行われてもよい。
適用されるべき回転速度を判断するために実行される種々の(第1)応力測定は、第1基準測定と呼ばれる。
第2測定値のために用いられる加速度計は、振動の節に配置される必要はなく、その近くに配置される必要もないことに注目することが重要である。
第1又は第2の基準測定値から回転速度が決定られると、荷重試験が開始される。任意のタイプの試験を想定することができる。
また、膜MをサンプルETの内面に接触させて平坦化させるための第1圧力手段(第1回路C1)、及び、サンプルETの内壁に対して第1内部圧力(半径方向)PI1を局所的に適用するための第2圧力手段(第2回路C2)を用いてサンプルに純圧力をかけながら、モータMTによって駆動される励振手段を用いる周期低曲げによってサンプルETを変形させることも可能である。
また、膜MをサンプルETの内面に接触させて平坦化させるための第1圧力手段(第1回路C1)、及び、各々の作用区域ZAにおいてパッカーPの管TUを介してプラグ部材B1とB2と間に第2内部圧力(軸方向)PI2をかけるための第3圧力手段(第3回路C3)を用いてサンプルETに純張力をかけながら、モータMTによって駆動される励振手段を用いる曲げによってサンプルETを変形させることも可能である。
最後に、膜MをサンプルETの内面に接触させて平坦化させるための第1圧力手段(第1回路C1)、サンプルETの内壁に対して第1内部圧力(半径方向)PI1を局所的に適用するための第2圧力手段(第2回路C2)、及び、各々の作用区域ZAにおいてパッカーPの管TUを介してプラグ部材B1とB2と間に第2内部圧力(軸方向)PI2をかけるための第3圧力手段(第3回路C3)を用いて、サンプルETに組み合わされた圧力及び張力をかけながら、モータMTによって駆動される励振手段を用いる曲げによってサンプルETを変形させることもできる。
また、動的荷重試験は、各々の荷重(曲げによる変形並びに圧力及び/又は張力)の強度が実質的に一定である単一の相、又は、少なくとも1つの荷重強度が1つの相から他の相へと変化する一連の少なくとも2つの相を含むことができることに注目することは重要である。例えば、動的荷重試験は、偏心質量(DME)の回転速度が1つの相から別の層へと(例えば増加する状態で)変化する間、圧力及び/又は張力が実質的に一定に維持される一連の相を含むことができる。
疲労クラックがサンプル内を伝搬する場合、サンプルの「モノリシック性」が失われ、回転速度(又は周波数)が一定のままであるとしてもサンプルが受ける応力及び/又は半径方向変位の振幅が変化する。
疲労クラックが発生する前の他の事象も、応力又は変位の振幅の変化を引き起こすことがある。
結果として、応力又は変位におけるサンプルETの変形が、荷重試験の開始時から終了時まで実質的に一定のままでなければならない場合には、装置Iは、実行された測定と基準測定値との間の比較の関数として、モータMTによって不均衡質量(DME)に課される回転速度の調整による誤差補正システムを含まなければならない。
・最初にサンプルETが受ける応力の振幅を表す第1基準測定値(応力)。
・試験中にサンプルETが受ける応力の振幅を表す第1後続測定値。
バリエーションとして、回転速度の調節は、少なくとも以下に帰する。
・加速度計の対が設けられたサンプルETの各区域における変位振幅を表し、初期歪み振幅に対応する第2基準測定値。
・加速度計の第1の対A11及びA12が設けられた区域において試験の間にサンプルETが受ける変位を表す後続の第2測定値。
・随意的に、加速度計の別の対Ai’1及びAi’2が設けられた他の区域においてサンプルETが受ける他の変位を表す他の第2測定値。制御モジュールMCは、例えば、最終第2測定値によって与えられた変位振幅と所望の曲げ変位振幅との間の相対的な差を求め、次にこの差を選択された「調整」許容間隔の限度と比較し、その差が調整間隔の外に出るたびにモータの回転速度を適合させることができる。閾値の超過は、ここでは補正されるべき誤差と考えられる。
第2「監視」許容間隔は、例えば、調整間隔を中心としてその2倍であり、相対的な差がこの第2間隔の外側に位置する場合に試験の中止をトリガするように定めることができる。
変位に関する上記の記述は、応力に置き換えることができる。
制御システムは、少なくとも幾つかのゲージによって与えられた測定値から、又は、少なくとも幾つかの加速度計によって与えられた測定値(変位)から、或いは、少なくとも幾つかのゲージによって与えられた測定値(応力)と同時に少なくとも幾つかの加速度計によって与えられた測定値(変位)から影響を受ける場合があることに注目することは重要である。
この計算例は、サンプルETの作動歪みが一次のものであり、その結果、加速度計の対が設けられた各区域における励振周波数での変位の振幅がサンプルETが受ける応力に直接連動するという仮説から始まる。これらの条件の下で初期歪みに対応する初期応力を一定に保つためには、各変位の振幅を一定に維持することで十分である。
制御モジュールMCが回転検出器DRから信号(又はトップツアー(top tour))を受信する度に、それは、各一対の加速度計によって計測された(第2)測定値を回収し、第1の最大振幅値と、励振周波数付近の対応する位相値を推定する。
anが周波数fnにおける最大振幅であり、an-1及びan+1が周波数fn-1及びfn+1における振幅であり、ρfが周波数分解能である場合、周波数fnにおける補正された(加速度の)振幅a’nは、関係式a’n=an/ρaによって与えられ、ここで、
及び、
である。
である。
理論上の変位を表す、加速度計の対によって与えられた2つの信号は、この場合、正弦波状である。
サンプルETの同じ区域上のこれらの2つの信号の軌道は楕円を描き、その長軸は、サンプルETのこの区域上の変位の最大振幅を構成する。
図8に示すように、この楕円は、長方形に内接し、その辺a及びbは、(加速度の)測定された振幅及び補正された振幅に対応する。その主軸は、それに沿って加速度計の対がその測定値を取得するx、y軸に対して角度αだけずれている。
OM1:x=a cosωt
OM2:y=b cos(ωt+Φ)、ここで
ここでΦは、2つの加速度計からの信号間の動的な位相のずれである。
の形の楕円の式を調べ、角度αだけ回転させることによって指数の変換を行うことによって、次式が得られる。
ここで、
である。
A及びBの最大値は、達成された最大振幅に対応する。
Φ=90°を代入することによって(これは動的な位相のずれがないことに対応し、したがって加速度計の対の間の静的な位相のずれのみに対応する)、α=0°、A=a及びB=bであることを示すことができることが確認できる。
各々の区域の変位の振幅についての値は、随意的に、コンピュータPCのスクリーン上に表示される。この表示は、例えば解析のために各区域の加速度計の各々の対を用いて得られた最後の楕円の重ね合わせの形態であってもよい。種々の重ね合わされた楕円は、測定された最大の変位に対して(入力値の最大範囲に対して)スケール変更されることができる。
許容された相対距離(又は許容百分率)がサンプルETの各区域において満たされた場合には、荷重試験は前と同じ回転速度で続行され、或いは試験が異なる変位振幅の新しい相を含む場合には、新しい速度(又は基準変数)で続行される。
相対的な差(又は許容割合)がサンプルETの少なくとも1つの区域において満たされない場合には、制御モジュールMCは、差の値に応じて(荷重試験の開始前に技術者によって定められた)正又は負の増分を回転速度の現在値に適用して、モータMTの速度についての新しい値(又は基準変数)が定められるようにする。
増分が適用された場合には、例えば、制御モジュールMCがその計算を続行するが、技術者によって最初に定められた遅延についての新しい補正(新しい増分)は適用しないようにすることが可能である。このルールは、装置Iにその応答を安定化させることが意図されている。
所与の瞬間に、制御モジュールMCによって決定された新しい回転速度(又は基準変数)に対応する周波数が、サンプルETの共振周波数よりも僅かに小さい技術者によって最初に定められた最大周波数を超えた場合には、荷重試験が中止されることに注目することが重要である。
制御システムについての最小応答時間が、選択された周波数分解能に対応することに注目することも重要である。
コンピュータPCは、例えば、アナログ及びデジタル入力/出力カードCI及び解析カードCAを装備する。
アナログ及びデジタル入力/出力カードCIは、例えば、Measurement Computing PCI/DAS 1602/16タイプのものである。このカードは、例えば以下のものを含む。
・開始の許可又はサンプルETの存在の検出といった、荷重手段(又はベンチ)上の、及び荷重手段(又はベンチ)に対する論理情報を得ることを可能にする8つのデジタル入力。これらの8つの入力は、技術者によってパラメータ化されることが好ましい。
・圧力(CP)又は温度(CT)といった連続的な(又はDC)「遅い」信号(又は測定値)を受信することを可能にする8つのアナログ入力。
・変速装置VRを含む制御ボックスARCの機能に関する命令を与えることを可能にする4つのデジタル出力。デジタル出力の1つは、例えば、ウォッチドッグとして用いられる。したがって、制御モジュールMCは、規則的な間隔でこのウォッチドッグ出力の状態を変化させるように命令される。この状態変化は、制御ボックスARCのタイムラグ・リレーに供給される。したがって、(例えば論理故障又はコンポーネント故障によって引き起こされる)アプリケーションの偶発的な停止の場合には、タイムラグ・リレーは、モータMTの機能を停止する。
・変速装置VRの基準変数を課すことができる1つのアナログ出力。
歪みゲージJkからの測定値は、解析カードCAに送信される前に、例えばHBM測定技術型の信号調整モジュールMCSによって調整されることが好ましい。
解析カードCAは、例えば、PCI/PCMCIAインターフェースを介してコンピュータPCに接続される。
解析カードCA内の信号解析専用の部分は、例えば、高速フーリエ変換FFTによる周波数解析のためのOR763型解析モジュール、及び、OR773型レコーダ・モジュールを有するOR25アナライザを含む。
OR25アナライザによって用いられる測定モードは、例えばリアルタイムFFTである。振動励起周波数の範囲(典型的には10Hzから50Hz)のために、使用される解析帯は、約50Hzから100Hzまでの間に定められなければならない。
OR25アナライザは、それが結合された回転(rotation)(又は回転(revolution)或いはサイクル)検出器DRによって与えられた回転速度計信号に対して同期された、モジュール及び位相スペクトル測定を実行する。これらの測定は時間平均されることが好ましい。タイミング手段の数の調節が想定される。制御モジュールMCは、取得の持続時間を計算し、コンピュータPC画面上に表示することを可能にする。定義により、2つの制御システム測定間の時間間隔の持続時間は、取得期間と定められた手段の数との積に等しい。
OR25アナライザはまた、入力値の範囲についての自己校正モードを有することもできる。これは、最大信号から、各々の入力チャネルについての最適範囲調節を判断する。各々の最適条件に安全マージンを随意的に付加してもよい。
したがって、技術者は、各々の入力チャネルについて、固定又は自動の入力値の範囲(及び任意の関連する安全マージン)を指定することができる。試験の間に、測定中のどのような飽和検出も、記録されるべき事象及び試験の停止を引き起こすことに注目することが重要である。
位相測定は、トップツアー信号が存在する場合にのみ正しく行うことができる。回転速度計信号がない場合には、アナライザは測定をトリガしない。制御モジュールMCは、選択された期間(例えば2秒間)内にトップツアー信号が検出されないときに問題を検出する。
歪みゲージ信号Jkは、加速度計の対によって信号が与えられるのと同時に収集され解析されることが好ましい。次に、歪みゲージJkを装備した各区域において試験サンプルが受ける応力の変化が、コンピュータPCの画面上で監視される。
回転数をカウントすることによって、試験の開始から(サンプルの破壊、内部圧力の漏れ、指定された許容間隔における制御システムの不能、共振周波数に近すぎる機能、又は試験の停止を引き起こすその他の事象による)試験の停止までにサンプルが受ける曲げサイクルの数を求めることが可能になる。
制御モジュールMCによる回転(又は回転或いはサイクル)のカウントは、シリアルポートにおいて規則的にフィールドを読み取ることによってなされる。例えば、制御システムによる調整の間に認められる各々の通信エラーは、回転(又はサイクル)数のカウント不良を引き起こし、それは制御システムを中断する。
制御モジュールMCは、電子回路(ハードウェア)、ソフトウェア・モジュール(又は情報科学)、或いは電子回路とソフトウェア・モジュールとの組み合わせの形態で製造することができる。
本発明は、例えば、ねじ以外のその他の接続手段によって互いに接続された2つの管によって構成された管状サンプルに向けられる。
従って、サンプルは、任意のタイプの溶接法によって接続された2つの管によって構成されてもよく、ここで用いられる「溶接法」という用語は、幅広い意味でとられ、溶融(付加的な材料あり又はなし)又は溶融なしによる溶接、ろう付け溶接又はろう付け、固体状態及び/又は液体状態での拡散(例えば、特許文献、欧州特許出願公開1418376号、米国特許第6288373号、国際公開第99/08828号)、或いは、例えばマグネット成形(magnetoforming)又は爆発成形タイプの、接続されるべき表面材料の相互浸透による溶接を包含している。
サンプルはまた、管の端部に取り付けられたフランジのような1つ又はそれ以上の接続部品を介して接続された2つの管を含んでもよい。
管の間の接続部はまた、一方の管の外面及び他方の管の内面上に設けられた一連の環状の雄及び雌のレリーフ及び溝の協働によって機能する、米国特許第5681059号において説明されたタイプの接続部であってもよい。
互いに無関係な第2内部圧力をかけるために第3圧力手段を用いることも可能である。
Claims (48)
- 管状サンプル(ET)に機械的に荷重をかけるための装置(I)であって、試験区域(ZT)において前記サンプルの中に収容され、前記試験区域(ZT)よりも大きい長手方向延長部を有する少なくとも1つのパッカーを含み、前記パッカーが、i)前記パッカーの少なくとも第1部分の直径を局所的に変化させて、それが前記試験区域(ZT)において前記サンプル(ET)の内面に当たるようにするのに適した第1圧力手段(C1)、ii)前記パッカー(P)の第2部分に配置され、前記内面の一部にわたって第1の選択された内部圧力をかけるのに適した第2圧力手段(C2)、及び/又は、iii)前記パッカー(P)の一方の端部から或る距離のところで前記サンプルに取り付けられて作用区域(ZA)を定める少なくとも1つのプラグ部材(B1、B2)と協働して、前記作用区域(ZA)において前記サンプル(ET)に第2の選択された内部圧力をかけるのに適した第3圧力手段(C3)と、を備えることを特徴とする装置。
- 前記サンプル(ET)の外面の選択された領域に配置され、前記選択された領域において前記サンプルが受ける応力状態を表す第1応力測定値を与えることが意図された、少なくとも1つの歪みゲージ(Jk)を含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記サンプル(ET)の外面の2つの異なる選択された領域に配置され、前記選択された領域の各々において前記サンプルが受ける応力状態を表す第1応力測定値を与えることが意図された、少なくとも2つの歪みゲージ(Jk)を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の装置。
- i)前記サンプル(ET)を支持するのに適した2つの支持手段(S1,S2)、ii)前記サンプル(ET)の一方の端部に結合されて不均衡質量を定める偏心質量(DME)を備えた装置に設けられた励振手段(BO、AR’)に結合される回転モータ(MT)、及び、iii)調節可能な速度の前記モータ(MT)による前記偏心質量の回転を指示して、前記不均衡質量の関数である選択された振動励起を前記サンプル(ET)に課し、曲げにより前記サンプルを周期的に変形させるのに適した制御手段(MC)、をさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項3までの1項に記載の装置。
- 前記支持手段(S1、S2)の少なくとも1つが、その位置が前記サンプルの振動の節に実質的に対応するように配置されることを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 前記制御手段(MT)が、前記サンプル(ET)が受けることになる応力の振幅の関数としてモータの回転速度を適合させるように構成されることを特徴とする請求項4及び請求項5と組み合わされた請求項2又は請求項3に記載の装置。
- 少なくとも一対の加速度計(A11、A12)が、前記サンプル(ET)の外面の選択された領域において互いに90°をなすように配置されて、前記サンプルが受ける変位を表す第2測定値を与えること、並びに、前記制御手段(MC)が、前記選択された領域において前記サンプル(ET)が受ける曲げによる半径方向の変位の振幅が実質的に一定のままとなるように、前記一対の加速度計(A11、A12)によって与えられた最終第2測定値の関数として前記モータ(MT)の回転速度を適合させるように構成されることを特徴とする請求項4から請求項6までの1項に記載の装置。
- 少なくとも二対の加速度計(A11、A12、Ai’1、Ai’2)を含み、その各対の加速度計は、前記サンプル(ET)の外面の選択された他の領域において互いに90°をなすように配置されて、前記選択された他の領域において取得され、前記選択された他の領域において前記サンプルが受ける変位を表す他の第2測定値を与えるようにすることが意図されること、並びに、前記制御手段(MC)が、最終第2測定値の組み合わせを生成して、前記選択された領域において前記サンプルが受ける曲げ変位の振幅が実質的に一定のままとなるように、前記組み合わせの関数として前記モータ(MT)の回転速度を適合させるように構成されることを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記管状サンプル(ET)が前記試験区域(ZT)において互いに接続された少なくとも2つの管状構成材(T1、T2)によって構成されるときに、前記二対の加速度計(A11、A12、Ai’1、Ai’2)が接続部の両側に配置されることを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 前記制御手段(MC)が、前記加速度計の対(A11、A12、Ai’1、Ai’2)の少なくとも1つによって与えられる少なくとも最終第2測定値と、選択された領域における所望の曲げ変位振幅に対応する初期変位振幅を表す第2基準測定値とを比較して、前記比較の結果の関数として前記モータ(MT)の前記回転速度を適合させるように構成されることを特徴とする請求項7から請求項9までの1項に記載の装置。
- 前記制御手段(MC)が、前記最終第2測定値によって表される変位振幅と前記所望の変位振幅との間の相対的な差を求め、この差を「調整」許容間隔と比較して、前記差が前記調整間隔の外側にあるときに前記モータ(MT)の前記回転速度を適合させるように構成されることを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 前記モータ(MT)によって課された各回転を検出するのに適した、回転を検出するための装置(DR)を含むことを特徴とする請求項4から請求項11までの1項に記載の装置。
- 前記回転検出装置(DR)が、検出された各回転を表す信号を前記制御手段(MC)に送信するように構成され、受信された信号の数が選択された数に等しくなる度に前記制御手段(MC)が前記モータ(MT)の回転速度を適合させることを特徴とする請求項12に記載の装置。
- 前記パッカー(P)が、変形可能な環状膜(M)が取り付けられた実質的に変形可能でない支持体(TU)を含むこと、並びに、前記第1圧力手段が、前記実質的に変形可能でない支持体(TU)と前記膜(M)との間に選択された流体を導入して選択された圧力を適用するのに適した第1流体供給回路(C1)を含むことを特徴とする請求項1から請求項13までの1項に記載の装置。
- 前記流体が加圧液体であることを特徴とする請求項14に記載の装置。
- 前記第2圧力手段が、前記選択された第1内部圧力を適用するように前記サンプル(ET)の内面に面する流体出力開口部を有する第2流体供給回路(C2)を含むことを特徴とする請求項1から請求項15までの1項に記載の装置。
- 前記第2流体供給回路(C2)が、密封状態で前記膜(M)を横切ることを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記試験区域(ZT)における前記サンプル(ET)の外面に近接して配置され、前記サンプル(ET)の周辺部で前記第2供給回路(C2)を介してもたらされたいかなる流体の漏れも検出するように構成された漏れ検出手段を含むことを特徴とする請求項16又は請求項17に記載の装置。
- 前記第2圧力手段内を移動する前記流体がガスであることを特徴とする請求項16から請求項18までの1項に記載の装置。
- 前記第3圧力手段が、各々の作用区域に流体を供給して前記サンプル(ET)に前記選択された第2内部圧力をかけるのに適した第3流体供給回路(C3)を含むことを特徴とする請求項1から請求項19までの1項に記載の装置。
- 前記第3圧力手段の前記流体が加圧液体であることを特徴とする請求項20に記載の装置。
- 前記第1流体供給回路(C1)及び前記第3流体供給回路(C3)に接続されたルーティング装置(DA)と、前記ルーティング装置(DA)に結合されたポンプ(PE)とを含むことを特徴とする請求項20又は請求項21に記載の装置。
- 前記パッカー(P)の支持体(TU)が、前記第3流体供給回路(C3)の一部を定める中空中央導管を形成し、且つ2つの相対する端部を有する管であり、その少なくとも一方の端部が作用区域(ZA)に流体を供給するために作用区域(ZA)の中に開口していることを特徴とする請求項20から請求項22までの1項と組み合わされた請求項14に記載の装置。
- 前記パッカー(P)の2つの端部から或る距離のところに設置されて少なくとも1つの作用区域(ZA)を定め、前記作用区域(ZA)において前記サンプルに前記選択された第2内部圧力をかけるための、2つのプラグ部材(B1、B2)を含むことを特徴とする請求項1から請求項23までの1項に記載の装置。
- 前記第1流体供給回路(C1)の一部及び/又は前記第2流体供給回路(C2)の一部が、前記中央導管の内部に収容されていることを特徴とする請求項23及び請求項24の組み合わせに記載の装置。
- 前記サンプル(ET)の選択された領域に設置され、前記選択された領域における前記サンプルの温度を表す第3測定値を与えるための、少なくとも1つの温度センサ(CT)を含むことを特徴とする請求項1から請求項25までの1項に記載の装置。
- 前記サンプル(ET)の選択された領域に設置され、前記選択された領域における前記サンプルの内部圧力を表す第4測定値を与えるための、少なくとも1つの圧力センサ(CP)を含むことを特徴とする請求項1から請求項26までの1項に記載の装置。
- 前記制御手段が、少なくとも幾つかの前記第1測定値から導出された第1結果を少なくとも幾つかの前記第2測定値から導出された第2結果と比較して、前記第1結果が前記第2結果と適合するときに試験の継続を許可するように構成されることを特徴とする請求項1から請求項27までの1項に記載の装置。
- 前記制御手段(MC)が、前記モータ(MT)に、荷重試験の間、選択された一連の回転速度に従って前記偏心質量(DME)を回転駆動するように命令して、前記サンプル(ET)に選択された一連の振動励起を課すように構成されることを特徴とする請求項4から請求項27までの1項に記載の装置。
- 管状サンプル(ET)に機械的に荷重をかけるための方法であって、試験区域(ZT)において、前記試験区域(ZT)よりも大きい長手方向延長部を有し、第1圧力手段(C1)及び第2圧力手段(C2)及び/又は第3圧力手段(C3)を備えた、少なくとも1つのパッカー(P)を前記サンプル(ET)の中に導入し、次いで、前記試験区域(ZT)において、前記第1圧力手段(C1)を用いて前記パッカー(P)の少なくとも第1部分の直径を局所的に変化させて前記パッカー(P)を前記サンプル(ET)の内面に当て、前記第2圧力手段(C2)を用いて前記パッカー(P)の第2部分に位置する前記内面の一部にわたって選択された第1内部圧力をかけ、及び/又は、パッカーの一方の端部から或る距離においてサンプル(ET)に少なくとも1つのプラグ部材(B1、B2)を取り付けて作用区域(ZA)を定め、次いで、第3圧力手段(C3)を用いて前記作用区域(ZA)において前記サンプルに選択された第2内部圧力をかけるステップからなることを特徴とする方法。
- 前記選択された領域において前記サンプルが受ける応力状態を表す第1応力測定値を得るために、前記サンプル(ET)の外面の少なくとも1つの選択された領域に、少なくとも1つの歪みゲージ(Jk)が設けられることを特徴とする請求項30に記載の方法。
- 2つの前記選択された領域の各々において前記サンプルが受ける応力状態を表す第1応力測定値を得るために、前記サンプル(ET)の外面の少なくとも2つの選択された領域に、少なくとも2つの歪みゲージ(Jk)が設けられることを特徴とする請求項30又は請求項31に記載の方法。
- 前記サンプル(ET)がその上に設置される2つの支持手段(S1,S2)と、前記サンプル(ET)の一方の端部に結合されて不均衡質量を定める偏心質量(DME)を備えた装置に設けられた励振手段(B、AR’)に結合される回転モータ(MT)と、がさらに設けられ、前記不均衡質量の関数である選択された振動励起を前記サンプル(ET)に課して前記サンプルを曲げにより周期的に変形させるように、前記偏心質量(DME)が、前記モータ(MT)を用いて調節可能な速度で回転駆動されることを特徴とする請求項30から請求項32までの1項に記載の方法。
- 前記支持手段(Si、S2)の少なくとも1つが、サンプル(ET)の1つの振動の節に配置されることを特徴とする請求項33に記載の方法。
- 予備基準ステップの間に、前記モータ(MT)の初期回転速度が、前記サンプル(ET)が受けることになる応力の振幅の関数として最初に選択されることを特徴とする請求項33と組み合わされた請求項31及び請求項32に記載の方法。
- 前記予備基準ステップの後で、前記モータ(MT)の回転速度が、第1測定値によって表される前記サンプル(ET)が受けた曲げ応力の振幅が実質的に一定のままとなるように適合されることを特徴とする請求項35に記載の方法。
- 前記サンプル(ET)の外面の選択された領域において、互いに90°をなすように配置される、前記サンプル(ET)が受ける変位を表す第2測定値を与えることが意図された少なくとも一対の加速度計(A11、A12)が設けられ、前記モータ(MT)の回転速度が、前記選択された領域において前記サンプル(ET)が受ける曲げによる半径方向の変位の振幅が実質的に一定のままとなるように、各対の加速度計(A11、A12)によって与えられた最終第2測定値の関数として適合されることを特徴とする請求項33から請求項36までの1項に記載の方法。
- 前記サンプルの前記外面の他の選択された領域において少なくとも二対の他の加速度計(A11、A12、Ai’1、Ai’2)が設けられ、各対の加速度計が、前記サンプル(ET)の前記外面の他の選択された領域において互いに90°をなすように配置され、前記他の選択された領域において前記サンプル(ET)が受ける変位を表す他の第2測定値を与えることが意図されること、並びに、最終第2測定値の組み合わせが生成されて、前記選択された領域において前記サンプル(ET)が受ける曲げ変位の振幅が実質的に一定のままとなるように、前記組み合わせの関数として前記モータ(MT)の回転速度が適合されることを特徴とする請求項37に記載の方法。
- 少なくとも一対の加速度計(A11、A12、Ai’1、Ai’2)によって与えられた少なくとも前記最終第2測定値が、選択された領域における所望の曲げ変位振幅に対応する初期変位振幅を表す第2基準測定値と比較され、次いで、前記モータ(MT)の回転速度が前記比較の結果の関数として適合されることを特徴とする請求項37又は請求項38に記載の方法。
- 前記最終第2測定値によって表される変位振幅と前記所望の曲げ変位振幅との間の相対的な差が求められ、次に、前記差が前記「調整」許容間隔限度と比較されて、前記差が調整間隔の外側にあるときに前記モータの回転速度が適合されることを特徴とする請求項39に記載の方法。
- 前記モータ(MT)によって課される各回転が検出されることを特徴とする請求項33から請求項40までの1項に記載の方法。
- 前記モータ(MT)の回転速度が、受信された信号の数が選択された数に等しくなる度に適合されることを特徴とする請求項41に記載の方法。
- 前記選択された領域における前記サンプルの温度を表す第3測定値を得るために前記サンプル(ET)の前記選択された領域に設置される、少なくとも1つの温度センサ(CT)が設けられることを特徴とする請求項30から請求項42までの1項に記載の方法。
- 前記選択された領域における前記サンプルの内部圧力を表す第4測定値を得るために前記サンプルの前記選択された領域に設置される、少なくとも1つの圧力センサ(CP)が設けられることを特徴とする請求項30から請求項43までの1項に記載の方法。
- 荷重試験の間、前記モータ(MT)が、選択された一連の回転速度に従って偏心質量(DME)を備える前記装置を回転駆動して、選択された一連の振動励起を課すように命令されることを特徴とする請求項33から請求項44までの1項に記載の方法。
- 少なくとも幾つかの前記第1測定値から導出された第1応力結果を、少なくとも幾つかの前記第2測定値から導出された第2半径方向変位結果と比較して、前記第1結果が前記第2結果と適合するときに試験の継続を許可することを特徴とする請求項30から請求項45までの1項に記載の方法。
- 前記試験区域(ZT)における前記サンプル(ET)周辺部で漏れ検出が行われることを特徴とする請求項30から請求項46までの1項に記載の方法。
- i)単一の管、ii)第1管を定める第1管状構成材及び第2管を定め溶接によって前記第1管に接続された第2管状構成材、iii)雄ねじが設けられた第1管を定める第1管状構成材及び前記雄ねじと協働してねじ接続部を構成することが意図された雌ねじが設けられた第2管を定める第2管状構成材、iv)雄ねじが設けられた第1管を定める第1管状構成材、雄ねじが設けられた第2管を定める第2管状構成材、及び前記雄ねじとそれぞれ協働してねじ接続部を構成することが意図された2つの雌ねじが設けられた継手を定める第3管状構成材、並びにv)一連の環状雄レリーフ及び溝が外面上に設けられた第1管を定める第1管状構成材、及び、前記一連の雄と対応し、前記一連の雄と協働して2つの管の間の接続部を構成することを意図された一連の環状雌レリーフ及び溝が内面上に設けられた第2管を定める第2管状構成材からなる群から選択されたるサンプル(ET)に荷重をかけるための、上記請求項の1項に記載の方法及び装置(I)の使用。
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