本实用新型涉及海洋管道疲劳试验技术领域，特别涉及一种用于研究管道共振现象的实验装置。
背景技术：
目前，国内海洋管道全尺寸疲劳试验技术研究发展很快，现有技术中采用低频疲劳试验模拟海洋管道的实际工况；但是，试验周期较长、管道焊缝处环向受力不均等不足之处影响了实验的可靠性。据此，提出了利用管道共振原理进行高频疲劳试验的新方法，当对试验管道施加的激振频率达到管道的固有频率时管道发生共振，此时管道疲劳速度加快，可大幅缩短试验周期，提高试验效率。为了使管道共振更容易实现，有必要对海洋管道的固有振动特性进行研究。
技术实现要素：
本实用新型提供一种用于研究管道共振现象的实验装置，用于研究管道内水流的流速变化对管道发生共振现象的影响规律。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于研究管道共振现象的实验装置，包括：支架结构以及固定在其上的实验管道、循环系统，激振系统以及测量系统；
所述循环系统包括：流体蓄存箱、循环泵以及流体管路，所述流体蓄存箱通过所述循环泵、所述流体管路以及所述实验管道形成流体循环结构；
所述激振系统的振动输出端与所述实验管道的主体相连；
所述测量系统包括：流量计、加速度传感器以及应变测量设备，所述流量计设置在所述流体管路上，所述加速度传感器以及所述应变测量设备的感应端与所述实验管道的主体相连。
进一步地，所述实验管道的两端通过装夹组件固定在所述支架结构上；
所述装夹组件包括：夹具主体、滚动轴承以及橡胶垫；
所述滚动轴承的外圈通过所述橡胶垫压紧，所述橡胶垫固定在所述夹具主体内侧，其所述橡胶垫的形态与所述实验管道的外形相配合。
进一步地，所述装夹组件还包括：固定板；
所述滚动轴承的数量为至少两个，且正对设置在所述固定板上。
进一步地，所述实验管道的两端分别通过软管与所述流体管路连通。
进一步地，所述循环系统还包括：蓄能器；
所述蓄能器连接在所述流体管路上。
进一步地，所述激振系统包括：激振器以及振动导杆；
所述振动导杆的一端与所述激振器的振动输出端相连，所述振动导杆的另一端与所述实验管道的主体相连。
进一步地，所述激振系统还包括：激振台；
所述激振台固定在所述支架结构上，所述激振器固定在所述激振台上。
进一步地，所述激振台与所述支架结构之间以及所述激振台与所述激振器之间均设置有减震垫。
进一步地，所述支架结构包括：底座以及振动隔离箱；
所述振动隔离箱固定在所述底座上，所述激振器以及所述激振台设置在所述振动隔离箱内。
进一步地，所述支架结构还包括：防护罩；
所述防护罩固定在所述底座上，所述实验管道设置在所述防护罩内。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的用于研究管道共振现象的实验装置，通过流体蓄存箱、循环泵、流体管路以及实验管道形成一个流速稳定可控的闭环流体循环结构，提升试验数据的可靠性；通过激振系统直接作用在实验管道上，通过扫频实现共振频率的捕捉，在测量系统的配合下，获取流体流速与共振频率的相互关系；具体通过流量计检测流速，通过加速度传感器和应变测量设备，获取实验管道的加速度和应变，结合激振器实时频率，实现流速与共振特性的原始数据获取。
附图说明
图1为本实用新型提供的用于研究管道共振现象的实验装置的结构示意图；
图2为本实用新型提供的振动隔离箱的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种用于研究管道共振现象的实验装置，用于研究管道内水流的流速变化对管道发生共振现象的影响规律。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1和图2，一种用于研究管道共振现象的实验装置，包括：支架结构以及固定在其上的实验管道4、循环系统，激振系统以及测量系统。
具体来说，所述循环系统包括：流体蓄存箱6、循环泵5以及流体管路8，所述流体蓄存箱6通过所述循环泵5、所述流体管路8以及所述实验管道4形成流体循环结构；从而通过循环泵5在流体循环结构内实现流体流动速度的按需控制，从而实现系列化实验的便捷操控。
一般来说，循环泵5可通过外界接调频器实现频率控制，从而调整其流量；循环泵5采用离心泵与调频器配合使用。
所述激振系统的振动输出端与所述实验管道4的主体相连，从而实现共振匹配；按照一定幅度进行振动频率扫描，使得实验管道4的振动频率与激振系统的实时振动频率能够更容易达到共振。
参见图2，一般来说，所述激振系统包括：激振器1以及振动导杆2；所述振动导杆2的一端通过连接夹具3与所述激振器1的振动输出端相连，所述振动导杆2的另一端与所述实验管道4的主体相连，从实现振动的传导。
一般来说，激振器1可以外接信号发生器和功率放大器，用于激振器的精确振动控制，通常采用正弦波作为控制信号，实现激振器1的输出振动频率和幅度的控制，从而实现扫频，当振动频率达到一定范围时，就会引起实验管道4的共振。此时，通过数据测量系统采集流体的流速，以及管道的应变和加速度等实验数据。
而后通过循环泵5调整流速，实现下一轮实验，如此，进行循环试验。
所述测量系统包括：流量计9、加速度传感器以及应变测量设备，所述流量计9设置在所述流体管路8上，所述加速度传感器以及所述应变测量设备的感应端与所述实验管道4的主体相连，分别测量实验管道的振动加速度和应变。
一般来说，加速度传感器可采用压电式加速度传感器，固定在所述实验管道4的主体上，更适于这种振动对象的加速度检测；应变测量设备可采用应变传感器。
所述实验管道4的两端通过装夹组件12固定在所述支架上；
所述装夹组件12包括：夹具主体15以及橡胶垫；
所述橡胶垫固定在所述夹具主体15内侧，其所述橡胶垫的形态与所述实验管道的外形相配合。
一般来说，还可在所述夹具主体内设置一滚动轴承，所述实验管道4 的主体设置在所述滚动轴承的内圈内；所述滚动轴承的外圈通过所述橡胶垫压紧。
进一步地，所述装夹组件12还包括：固定板16；所述滚动轴承的数量为至少两个，且正对设置在所述固定板16上，从而至少将所述实验管道 4的两端固定。
一般来说，所述固定板16可通过连接杆17固定在所述支架上，简化固定结构。
为了降低循环管路8的影响，所述实验管道4的两端分别通过软管19 与所述流体管路连通，阻隔振动传递，同时也便于实验管道4可在一定范围内调整位置。
进一步地，所述循环系统还包括：蓄能器7；所述蓄能器7连接在所述流体管路8上，从而用于缓冲流体脉冲，实现稳流的作用。
参见图2，一般来说，所述激振系统还可设置一激振台13；所述激振台13固定在所述支架结构上，所述激振器1固定在所述激振台13上。
所述激振台13与所述支架结构之间以及所述激振台与所述激振器之间均设置有减震垫18，用于降低对支架结构的振动传导。
所述支架结构包括：底座10以及振动隔离箱11；
所述振动隔离箱11固定在所述底座10上，所述激振器1以及所述激振台13设置在所述振动隔离箱11内，实现噪声隔离，以及保护激振器1。
相应的，所述流体蓄存箱6，循环泵5，流体管路8都固定在所述底座 10上。
进一步地，所述支架结构还包括：防护罩14；所述防护罩14固定在所述底座10上，所述实验管道4设置在所述防护罩14内，实现对外界隔离。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的用于研究管道共振现象的实验装置，通过流体蓄存箱、循环泵、流体管路以及实验管道形成一个流速稳定可控的闭环流体循环结构，提升试验数据的可靠性；通过激振系统直接作用在实验管道上，通过扫频实现共振频率的捕捉，在测量系统的配合下，获取流体流速与共振频率的相互关系；具体通过流量计检测流速，通过加速度传感器和应变测量设备，获取实验管道的加速度和应变，结合激振器实时频率，实现流速与共振特性的原始数据获取。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。