核电站u型杆式防甩件冲击试验装置及试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冲击试验领域，尤其涉及一种在核电站上应用的，核电站U型杆式防 甩件冲击试验装置及试验方法。
【背景技术】
[0002] 核电站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甩击力会 威胁到核岛的运行安全，在核电站压力管道上，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，承受管道甩击，U型杆发生塑性变形，吸收甩击动能能量， 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。
[0003] 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。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种冲击能量大、设备投资少的，核电站U型杆式防甩件冲 击试验装置。本发明的目的还包括提供一种操作简便、准确度高的核电站U型杆式防甩件 冲击试验方法。
[0005] 核电站U型杆式防甩件冲击试验装置，包括固定平台、两个加载架、滑道支架、两 个滑道、桁车、电磁吸盘、落锤、两个承力方箱、两个安装耳、U型杆式防甩件和高速摄像机，
[0006]两个加载架安装在固定平台上，每个滑道安装有垂向导向滑轨，两个滑道通过滑 道支架安装在两个加载架之间，两个承力方箱安装在固定平台上，两个承力方箱位于两个 滑道的两侧，U型杆式防甩件的两侧分别通过一个安装耳安装在一个承力方箱上，高速摄像 机安装在固定平台上，
[0007] 落锤两侧开有滑槽，落锤位于两个滑道的顶端，落锤上端由电磁吸盘吸附，电磁吸 盘由位于上方的桁车吊起，落锤的滑槽沿着两个滑道的滑轨上下移动。
[0008]本发明核电站U型杆式防甩件冲击试验装置，还包括：
[0009] U型杆式防甩件上设有固定间隔标记。
[0010] 核电站U型杆式防甩件冲击试验方法，包括以下几个步骤，
[0011] 步骤一：将U型杆式防甩件设置固定间隔标记，利用桁车将吊起电磁吸盘，电磁吸 盘上电，电磁吸盘将落锤吸起，调整到所需高度；
[0012] 步骤二：将电磁吸盘断电，落锤自由下落，高速摄像机同时启动记录；
[0013] 步骤三：冲击完成，保存数据，将落锤吊出，卸下U型杆式防甩件，在U型杆式防甩 件周向四个相对的方向上，对标记及标记间距进行全杆测绘并记录测绘数据，计算出各段 向上的伸长量。
[0014] 有益效果：
[0015] 本发明提出一种核电站U型杆式防甩件冲击试验方法及装置，通过电磁控制落锤 式冲击方式来模拟冲击过程，进行冲击试验。本发明有效解决了核电站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】
[0016] 图1 U型杆式防甩件冲击试验示意图；
[0017] 图2滑道装配示意图；
[0018] 图3U型杆式防甩件安装耳示意图；
[0019] 图4落锤冲击U型杆式防甩件示意图；
[0020] 图5U型杆标记示意图。
【具体实施方式】
[0021] 下面将结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0022] 本发明方法所采用的技术方案是：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，冲击载荷由落锤自由下落冲击载荷来模拟，利用落锤的自由落体将重力势 能转化为动能来提供冲击能量，落锤冲击U型杆式防甩件，通过落锤提升的高度计算冲击 能量及落锤冲击速度；利用高速摄像机记录冲击过程，并计算落锤的冲击速度变化历程；U 型杆冲击后各段变形伸长量测定采用固定间隔标记法来实现。
[0023] 本发明的目的是这样实现的：根据所采用的技术方案，在实验室内搭载冲击试验 装置，如附图1所示。落锤通过桁车下面吊着的电磁吸盘通电吸附而吊至设计提升高度，冲 击试验时，电磁吸盘断电消磁，落锤自由下落；U型杆式防甩件通过安装耳安装在滑道两侧 的两个承力方箱上，落锤自由下落冲击U型杆，落锤在试验装置滑道内向下滑动；冲击过程 开始到结束，由固定在U型杆侧面的高速摄像机全程记录；U型杆冲击试验后，对其各段变 形伸长量进行测定。
[0024] 通过落锤提升的高度计算冲击能量及落锤冲击速度，利用下面物理学公式计算出 所需落锤质量及提升高度：
[0025] E = m ? g ? H
[0026] E= 2
[0027] 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。
[0028]冲击试验装置，包括固定平台1，加载架2及承力方箱8通过高强地脚螺栓固定在 平台上，保证其冲击刚度，试验时不发生变形。
[0029]落锤，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型杆式防甩件所防护的高能蒸汽管道直径相同，如图4所示，上部为平面方便电磁 吸盘6吸附，落锤制作成分体叠加式，方便根据冲击能量调整其质量。落锤制作成分体叠 加式，方便根据冲击能量调整其质量，试验时，利用桁车5吊起电磁吸盘6,通电后将落锤吸 起，将落锤吊至滑道上，调整到所需冲击高度，电磁吸盘6断电，落锤自由下落冲击U型杆。
[0030] 滑道，以两根工字钢型材为基础，通过滑道支架3面对面的固定在加载架2上，每 根工字钢中间安装有导向滑轨，落锤两侧开有滑槽，如图2所示，落锤延滑道向下滑动时可 保证其滑动姿态。
[0031]U型杆冲击试验后各段变形伸长量测定，通过固定间隔标记法实现，试验前，在U 型杆10上利用颜料做好固定间隔标记12,如图5所示，冲击试验后，U型杆各段发生不同 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。
[0032] 参阅附图1~5所示，本发明核电站U型杆式防甩件冲击试验方法及装置具体实 施方式如下：
[0033] 图1中包括：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、固定间隔标记12。
[0034] 固定平台1上安装有加载架2,将安装好垂向导向滑轨的滑道4通过滑道支架3安 装在加载架上；然后，将两个承力方箱8按照预先计算好的间距利用地脚螺栓安装在滑道4 两侧的固定平台1上，再将两个U型杆式防甩件安装耳9安装在承力方箱8 ;按照冲击能量 及冲击速度要求计算好落锤质量及需要提升的高度，按所需落锤质量将其准备好；将U型 杆各段做好固定标记12,在U型杆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。
[0035]U型杆式防甩件冲击试验过程如下：将做好固定标记12的U型杆式防甩件10安装 在安装耳9上；固定好高速摄像机11，调整其焦距及角度可全程记录冲击过程；利用桁车5 吊起电磁吸盘6,通电后将落锤吸起，将落锤吊至滑道上，调整到所需冲击高度；电磁吸盘6 断电，落锤自由下落，高速摄像机11同时启动记录；冲击完成，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。
[0036]最后，对试验现象及数据进行分析，得出结论。
【主权项】
1. 核电站U型杆式防甩件冲击试验装置，其特征在于：包括固定平台、两个加载架、滑 道支架、两个滑道、桁车、电磁吸盘、落锤、两个承力方箱、两个安装耳、U型杆式防甩件和高 速摄像机， 两个加载架安装在固定平台上，每个滑道安装有垂向导向滑轨，两个滑道通过滑道支 架安装在两个加载架之间，两个承力方箱安装在固定平台上，两个承力方箱位于两个滑道 的两侧，U型杆式防甩件的两侧分别通过一个安装耳安装在一个承力方箱上，高速摄像机安 装在固定平台上， 落锤两侧开有滑槽，落锤位于两个滑道的顶端，落锤上端由电磁吸盘吸附，电磁吸盘由 位于上方的桁车吊起，落锤的滑槽沿着两个滑道的滑轨上下移动。2. 根据权利要求1所述的核电站U型杆式防甩件冲击试验装置，其特征在于：所述的U 型杆式防甩件上设有固定间隔标记。3. 基于权利要求1所述的核电站U型杆式防甩件冲击试验装置的试验方法，其特征在 于：包括以下几个步骤， 步骤一：将U型杆式防甩件设置固定间隔标记，利用桁车将吊起电磁吸盘，电磁吸盘上 电，电磁吸盘将落锤吸起，调整到所需高度； 步骤二：将电磁吸盘断电，落锤自由下落，高速摄像机同时启动记录； 步骤三：冲击完成，保存数据，将落锤吊出，卸下U型杆式防甩件，在U型杆式防甩件周 向四个相对的方向上，对标记及标记间距进行全杆测绘并记录测绘数据，计算出各段向上 的伸长量。
【专利摘要】本发明核电站U型杆式防甩件冲击试验装置及试验方法。两个加载架安装在固定平台上，每个滑道安装有垂向导向滑轨，两个滑道通过滑道支架安装在两个加载架之间，两个承力方箱安装在固定平台上，两个承力方箱位于两个滑道的两侧，U型杆式防甩件的两侧分别通过一个安装耳安装在一个承力方箱上，高速摄像机安装在固定平台上，落锤两侧开有滑槽，落锤位于两个滑道的顶端，落锤上端由电磁吸盘吸附，电磁吸盘由位于上方的桁车吊起，落锤的滑槽沿着两个滑道的滑轨上下移动。本发明具有方法简单，操作简便，准确度高，冲击能量大，能量调整方便的特点。
【IPC分类】G01N3/303, G01M7/08
【公开号】CN104990814
【申请号】CN201510349724
【发明人】谢耀国, 曲先强, 崔洪斌, 李新飞, 朱德强
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月23日