大型构件U型杆式防甩件冲击试验方法及装置

大型构件u型杆式防甩件冲击试验方法及装置
技术领域
1.本发明冲击试验领域，具体涉及一种大型构件上应用的u型杆式防甩件冲击试验方法及装置。


背景技术：

2.大型构件高能量蒸汽管道爆裂引发的事故是致命的，突然爆裂产生强大的冲击力会威胁到核岛的运行安全，在大型构件压力管道上，通常需要布置u型约束组件，u型约束件由一束高强度的杆式圆钢弯成u型箍组成，并固定在结构梁上。u型杆式防甩件作为压力管道的防甩装置，当压力管道破裂时，承受管道冲击，u型杆发生塑性变形，吸收冲击动能能量，保护设备和土建结构。通过u型杆式防甩件冲击试验可以考察杆件承受冲击功作用下的能力，验证防甩限制件在冲击载荷作用下的动态性能；同时对于分析u型杆在动态冲击载荷下的能量吸收能力和变形特点，计算杆件变形后吸收的应变能，以及验证相关数值计算结果，冲击试验都必不可少。
3.u型杆式防甩件形式特殊，并无现有的试验方法可以借鉴，且一般的冲击试验装置或设备不论提供的冲击能量还是安装形式对试验件的要求，u型杆式防甩件均不适用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种冲击能量大、设备投资少、操作简便、准确度高、贴近真实冲击状态的大型构件u型杆式防甩件冲击试验方法及装置。
5.本发明的目的通过如下技术方案来实现：
6.大型构件u型杆式防甩件冲击试验方法及装置包括：固定平台、加载架、滑道支架、滑道、桁车、电磁吸盘、落锤、承力方箱、安装耳、u型杆式防甩件、高速摄像机；所述加载架垂直安装在固定平台上；所述滑道支架安装在加载架上，滑道上设置有垂向导向滑轨，并安装在滑道支架上；所述两个承力方箱通过地脚螺栓安装在滑道两侧的固定平台上，两个承力方箱上均安装一个安装耳，两个安装耳位置对称；所述u型杆式防甩件上设置有固定标记，并安装在安装耳上；所述桁车位于加载架上方，桁车下方吊起电磁吸盘，电磁吸盘通电后吸起落锤，将落锤吊至滑道上方，调整到所需冲击高度，电磁吸盘断电，落锤自由下落；所述高速摄像机固定在固定平台上。
7.进一步地，所述落锤形状为下端柱面，上部平面，两侧开有滑槽，落锤延滑道向下滑动时可保证其滑动姿态。
8.进一步地，所述u型杆式防甩件上标记固定间隔标记，冲击试验后，u型杆式防甩件各段发生不同程度的伸长，测量各段及各段周向的标记及标记间的距离，与试验前进行对比，计算出伸长量。
9.本发明的有益效果在于：
10.本发明有效解决了大型构件u型杆式防甩件冲击试验难题；可以最大程度的接近真实冲击状态对u型杆式防甩件进行冲击试验；具有方法简单，操作简便，准确度高，冲击能
量大，能量调整方便等特点。本方法亦可为不方便在冲击试验机上进行试验，且冲击能量要求大的相关试验提供一种方法。
附图说明
11.图1是大型构件u型杆式防甩件冲击试验方法及装置示意图；
12.图2是滑道装配示意图；
13.图3是u型杆式防甩件与安装耳示意图；
14.图4是安装耳示意图
15.图5是落锤冲击u型杆式防甩件示意图；
16.图6是u型杆式防甩件的固定标记示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明做进一步描述。
18.根据图1至图6，大型构件u型杆式防甩件冲击试验装置包括：固定平台1、加载架2、滑道支架3、滑道4、桁车5、电磁吸盘6、落锤7、承力方箱8、安装耳9、u型杆式防甩件10、高速摄像机11；所述加载架2垂直安装在固定平台1上；所述滑道支架3安装在加载架2上，滑道4上设置有垂向导向滑轨，并安装在滑道支架3上；所述两个承力方箱8通过地脚螺栓安装在滑道4两侧的固定平台1上，两个承力方箱8上均安装一个安装耳9，两个安装耳9位置对称；所述u型杆式防甩件10上设置有固定间隔标记12，并安装在安装耳9上，在u型杆式防甩件10周向向四个相对的方向上，对标记及标记间距进行试验前测绘。
19.；所述桁车5位于加载架2上方，桁车5下方吊起电磁吸盘6，电磁吸盘6通电后吸起落锤7，将落锤吊至滑道4上方，调整到所需冲击高度，电磁吸盘6断电，落锤7自由下落；所述高速摄像机11固定在固定平台1上。
20.大型构件u型杆式防甩件冲击试验采用电磁控制落锤式冲击试验方法，冲击载荷由落锤7自由下落冲击载荷来模拟，利用落锤7的自由落体将重力势能转化为动能来提供冲击能量，落锤7冲击u型杆式防甩件10，通过落锤7提升的高度计算冲击能量及落锤冲击速度；利用高速摄像机11记录冲击过程，并计算落锤7的冲击速度变化历程；u型杆式防甩件10冲击后各段变形伸长量测定采用固定间隔标记12法来实现。
21.根据图1和图6，所述u型杆冲击试验后各段变形伸长量测定，通过固定间隔标12记法实现，试验前，在u型杆式防甩件10上利用颜料做好固定间隔标记12。落锤7通过桁车5下面吊着的电磁吸盘6通电吸附而吊至设计提升高度，冲击试验时，电磁吸盘6断电消磁，落锤7自由下落；落锤7自由下落冲击u型杆式防甩件10，落锤7在试验装置滑道4内向下滑动；冲击过程开始到结束，由固定在u型杆式防甩件10侧面的高速摄像机11全程记录；冲击完成并保存数据，将落锤吊出，卸下u型杆式防甩件，在u型杆周向向四个相对的方向上，对其各段变形伸长量进行测定，对标记及标记间距进行全杆测绘并记录测绘数据，与实验前进行对比，计算出各段及各向上的伸长量。
22.所述的通过落锤7提升的高度计算冲击能量及落锤冲7击速度，利用下面物理学公式计算出所需落锤7质量及提升高度：
23.e＝m
·g·h[0024][0025]
式中：e为设计冲击能量，m为落锤质量，g为重力加速度，h为落锤提升高度，v为设计冲击速度。
[0026]
所述固定平台1，加载架2及承力方箱8通过高强地脚螺栓固定在平台1上，保证其冲击刚度，试验时不发生变形。
[0027]
根据图5，所述落锤7，其形状为下端柱面，上部平面，为保证冲击试验尽量接近真实，下端柱面直径与u型杆式防甩件10所防护的高能蒸汽管道直径相同；落锤7上部为平面方便电磁吸盘6吸附，落锤7制作成分体叠加式，方便根据冲击能量调整其质量。
[0028]
根据图2，所述滑道4，以两根工字钢型材为基础，通过滑道支架3固定在加载架2上，每根工字钢中间安装有导向滑轨，落锤两侧开有滑槽，落锤7延滑道4向下滑动时可保证其滑动姿态。
[0029]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.大型构件u型杆式防甩件冲击试验方法及装置，其特征在于：包括固定平台(1)、加载架(2)、滑道支架(3)、滑道(4)、桁车(5)、电磁吸盘(6)、落锤(7)、承力方箱(8)、安装耳(9)、u型杆式防甩件(10)、高速摄像机(11)；所述加载架(2)垂直安装在固定平台(1)上；所述滑道支架(3)安装在加载架(2)上，滑道(4)上设置有垂向导向滑轨，并安装在滑道支架(3)上；所述两个承力方箱(8)通过地脚螺栓安装在滑道(4)两侧的固定平台(1)上，两个承力方箱(8)上均安装一个安装耳(9)，两个安装耳(9)位置对称；所述u型杆式防甩件(10)上设置有固定标记(12)，并安装在安装耳(9)上；所述桁车(5)位于加载架(2)上方，桁车(5)下方吊起电磁吸盘(6)，电磁吸盘(6)通电后吸起落锤(7)，将落锤吊至滑道(4)上方，调整到所需冲击高度，电磁吸盘(6)断电，落锤(7)自由下落；所述高速摄像机(11)固定在固定平台(1)上。2.根据权利要求1所述的大型构件u型杆式防甩件冲击试验方法及装置，其特征在于：所述落锤(7)形状为下端柱面，上部平面，两侧开有滑槽，落锤(7)延滑道(4)向下滑动时可保证其滑动姿态。3.根据权利要求1所述的大型构件u型杆式防甩件冲击试验方法及装置，其特征在于：所述u型杆式防甩件(10)上标记固定间隔标记(12)，冲击试验后，u型杆式防甩件(10)各段发生不同程度的伸长，测量各段及各段周向的标记及标记间的距离，与试验前进行对比，计算出伸长量。

技术总结
本发明提供一种大型构件上应用的U型杆式防甩件冲击试验方法及装置。本发明包括：固定平台、加载架、滑道支架、滑道、桁车、电磁吸盘、落锤、承力方箱、安装耳、U型杆式防甩件、高速摄像机；所述加载架垂直安装在固定平台上；所述滑道支架安装在加载架上，滑道上设置有垂向导向滑轨，并安装在滑道支架上；所述两个承力方箱安装在滑道两侧的固定平台上，两个承力方箱上均安装一个安装耳，两个安装耳位置对称；所述U型杆式防甩件上设置有固定标记，并安装在安装耳上；所述桁车位于加载架上方，桁车下方吊起电磁吸盘，电磁吸盘通电后吸起落锤。本发明最大程度接近真实冲击状态对U型杆式防甩件进行冲击试验；准确度高，冲击能量大，能量调整方便。方便。方便。


技术研发人员：谢耀国 王爽 郭君 崔洪斌 计晨
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/3/11