一种用于实验的结构裂纹生成装置

本发明属于船舶与海洋工程领域，具体涉及一种用于实验的结构裂纹生成装置。

背景技术：

近些年随着陆地油气、矿产资源日渐枯竭，海洋油气、矿产资源开采得到越来越多的关注，致使海洋工程、海上风电等大型油气资源开采装备蓬勃发展。

海洋工程结构构件众多、结构复杂，且长期处于恶劣的海洋环境中遭受风浪流、台风、地震等多种载荷作用，在其服役期间极易发生疲劳累积破坏。而结构一旦发生破坏，势必造成巨大的经济损失、生态环境影响。

海洋平台等海洋结构物支撑结构长期受到海水腐蚀、海生物侵蚀、冻融破坏和地基冲刷等环境载荷的作用，极易致使结构产生裂纹；同时海洋平台结构所采用的材料往往含有焊缝等微小缺陷，在长期波浪、台风等循环荷载作用下，这些微缺陷会“成核”、发展、合并形成损伤，逐步在结构材料中形成宏观裂纹。这些裂纹的存在极大地降低了海洋平台结构的极限承载力，甚至会导致整个平台的破坏。例如，1980年3月，北海a.l.kielland号生活供应平台撑杆处的水声器支座萌生的疲劳裂纹发生扩展，致使撑杆折断破坏，进而导致与所支撑的承重腿柱相连的其它五根撑杆因过载而破坏，腿柱失稳致使海洋平台失去平衡，20分钟后平台全部倾覆，123人丧生，造成巨大的经济损失。

为确保海洋工程结构的运行稳定安全，亟需对海洋工程结构进行结构健康监测，及时发现结构潜在损伤破坏，进行及时有效的维修加固及延寿评估决策。

其中数值模拟、模型试验和海上测试是三种典型的科学研究技术手段。用于对海洋工程结构进行测试，保证海洋工程结构能够经受海水腐蚀、海生物侵蚀、冻融破坏和地基冲刷等环境载荷。由于模型试验验证即可真实模拟海洋结构的裂纹状况，安全方便，因此应用最多。而模型试验验证时需要对海洋工程结构先制造裂纹，再对裂纹进行测试。

现行模型试验中的裂纹主要通过机械切割产生，裂缝切口型式不齐整，且无法精确测量裂缝弧度，且切割过程极易造成人员伤亡，操作难度高。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题提供一种用于实验的结构裂纹生成装置，可以生成指定弧度和高度的结构裂纹，裂纹切口齐整，实际操作简单高效。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于实验的结构裂纹生成装置，包括：

两个相互配合的卡箍，所述卡箍上设有用于定位裂纹生成位置的调节定位部件；

多个用于构成容纳腐蚀材料的内隔板，所述内隔板与所述调节定位部件连接，通过多个所述内隔板所述卡箍构成腐蚀容纳空间。

本发明的有益效果是：(1)通过设置的调节定位部件可以调节需要生成裂纹的位置，从而可以在指定位置生成结构裂纹，裂纹切口齐整，实际操作简单高效，整个操作过程无毒无害，不会影响身体健康；

(2)通过设置的两个卡箍能够很好的固定在需要生成裂纹的部件上，使用非常方便；

(3)本结构裂纹生成装置设计紧凑，可调节性高，且结构设计合理、操作方便、节能，有很大的应用前景。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述调节定位部件滑动连接在所述卡箍的一端上，多个所述内隔板的一端与所述调节定位部件可拆卸连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：能够方便改变调节定位部件的位置，使得对腐蚀容纳空间的位置调节非常方便，能够方便确定生成裂纹的位置，使用更加方便。

进一步，所述调节定位部件包括多个游标块，多个所述游标块滑动连接在所述卡箍的一端上，多个所述游标块与多个所述内隔板一一对应，所述内隔板与对应的所述游标块卡插连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：非常方便调节游标块的位置，使用方便。

进一步，多个所述游标块上均设有卡槽，所述内隔板的一端卡插在对应所述游标块上的所述卡槽中。

采用上述进一步方案的有益效果是：方便内隔板与对应的游标块连接，使用非常方便。

进一步，多个所述游标块上均设有用于锁定对应所述游标块的螺丝，所述螺丝与对应所述游标块螺纹连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：方便固定腐蚀容纳空间的大小，利于填充腐蚀材料。

进一步，所述卡箍的一端的外侧壁上设有弧度刻度线。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过弧度刻度线能够观察游标块移动的位置，方便观察相邻两个游标块之间的距离，能够调整腐蚀容纳空间的大小。

进一步，所述卡箍上设有用于观察所述腐蚀容纳空间内填充腐蚀材料量的透明窗，所述透明窗的一侧设有高度刻度线。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置的高度刻度线能够直接观察到投入腐蚀材料量，从而能够在指定宽度和高度位置生成裂纹，可定点生成，效果更好，更利于进行实验。

进一步，所述游标块为两个，所述内隔板为两个，两个所述游标块和两个所述内隔板位于所述透明窗的两侧。

采用上述进一步方案的有益效果是：利于构成腐蚀容纳空间，方便进行腐蚀。

进一步，其中一个所述卡箍上设有所述调节定位部件，所述卡箍包括弧形底座和弧板，所述弧板的一端与所述弧形底座一体成型。

采用上述进一步方案的有益效果是：可只对一个位置进行腐蚀生成裂纹，更好操作，利于将卡箍固定在需要生成裂纹的部件上，使用方便。

进一步，所述弧板的两侧设有翼板，所述翼板上设有连接孔，两个所述卡箍通过所述翼板上的所述连接孔可拆卸连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：利于两个卡箍连接。

附图说明

图1为本发明结构裂纹生成装置的立体示意图；

图2为本发明一个卡箍的一个方向的立体示意图；

图3为本发明一个卡箍的另一个方向的立体示意图；

图4为本发明另一个卡箍的立体示意图；

图5为本发明结构裂纹生成装置的使用状态示意图；

图6为本发明游标块的立体示意图；

图7为本发明立管生成裂纹的效果示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、立管；

2、卡箍；21、弧形底座，22、弧板，23、透明窗，24、翼板，25、游标块，26、弧度刻度线，27、高度刻度线，28、螺丝；

4、内隔板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

如图1-图7所示，本实施例提供一种用于实验的结构裂纹生成装置，包括：两个相互配合的卡箍2和多个用于构成容纳腐蚀材料的内隔板4。

卡箍2上设有用于定位裂纹生成位置的调节定位部件。两个卡箍2相互拼接成环状，并可拆卸连接。内隔板4与调节定位部件连接，通过多个内隔板4和卡箍2构成腐蚀容纳空间。

通过设置的调节定位部件能够定位到需要生成裂纹的位置，在此位置形成腐蚀容纳空间，再将对应的腐蚀材料加入其中，对需要生成裂纹的部件进行腐蚀。其中由于内隔板4与调节定位部件连接，可以先通过调节定位部件，对腐蚀容纳空间的位置进行调整，从而可以在指定的位置进行生成裂纹，方便进行针对性实验。其中两个卡箍2能拼接在一起，从而固定在需要生成裂纹的部件上。其中需要说明的是，需要生成裂纹的部件一般为立管1，用于进行模拟在海水中受到侵蚀的情况。在实际使用时，将两个卡箍2套在立管1上，再对立管1的对应位置进行腐蚀。需要说明的是，腐蚀材料一般为金属镓。

本实施例的技术方案具有如下效果，通过设置的调节定位部件可以调节需要生成裂纹的位置，从而可以在指定位置生成结构裂纹，裂纹切口齐整，实际操作简单高效，整个操作过程无毒无害，不会影响身体健康。通过设置的两个卡箍2能够很好的固定在需要生成裂纹的部件上，使用非常方便。本结构裂纹生成装置设计紧凑，可调节性高，且结构设计合理、操作方便、节能，有很大的应用前景。

优选地，本实施例中，其中一个卡箍2上设有调节定位部件，另一个卡箍2上没有设置调节定位部件，从而只对一个位置进行腐蚀生成裂纹，当然也可以两个卡箍2上均设有调节定位部件，可同时对两个位置腐蚀生成裂纹，具体可根据实际情况自行选择。

优选地，本实施例中，调节定位部件滑动连接在卡箍2的一端上，多个内隔板4的一端与调节定位部件可拆卸连接。通过滑动调节定位部件能够方便改变调节定位部件的位置，使得对腐蚀容纳空间的位置调节非常方便，能够方便确定生成裂纹的位置，使用更加方便。

优选地，本实施例中，调节定位部件包括多个游标块25，多个游标块25滑动连接在卡箍2的一端上，多个游标块25与多个内隔板4一一对应，内隔板4与对应的游标块25卡插连接。其中游标块25上设有滑动槽，游标块25通过滑动槽滑动在卡箍2的一端上，非常方便调节游标块25的位置，使用方便。同时由于内隔板4与游标块25卡插连接，使得当调节游标块25的位置时，可将内隔板4取下来，当调节到合适位置后，再将内隔板4插在对应的游标块25上。

优选地，本实施例中，多个游标块25上均设有卡槽，内隔板4的一端卡插在对应游标块25上的卡槽中。通过设置的卡槽能够方便内隔板4与对应的游标块25连接，使用非常方便，直接将内隔板4卡入卡槽中即可。

优选地，本实施例中，多个游标块25上均设有用于锁定对应游标块25的螺丝28，螺丝28与对应游标块25螺纹连接。通过旋转螺丝28与卡箍2的一端边缘抵接，使得游标块25被锁定，从而方便固定腐蚀容纳空间的大小，利于填充腐蚀材料。

优选地，本实施例中，卡箍2的一端的外侧壁上设有弧度刻度线26。弧度刻度线26沿着卡箍2的边缘设置，通过弧度刻度线26能够观察游标块25移动的位置，方便观察相邻两个游标块25之间的距离，能够调整腐蚀容纳空间的大小。

优选地，本实施例中，卡箍2上设有用于观察腐蚀容纳空间内填充腐蚀材料量的透明窗23，透明窗23的一侧设有高度刻度线27。通过透明窗23能够方便观察投入腐蚀材料量，能够控制腐蚀高度，通过设置的高度刻度线27能够直接观察到投入腐蚀材料量，从而能够在指定宽度和高度位置生成裂纹，可定点生成，效果更好，更利于进行实验。

优选地，本实施例中，游标块25为两个，内隔板4为两个，两个游标块25和两个内隔板4位于透明窗23的两侧。从而两个游标块25在透明窗23的两侧滑动，使得保持可以通过透明窗23观察到腐蚀容纳空间。两个内隔板4与卡箍2的另一端构成腐蚀容纳空间，然后将腐蚀材料倒入腐蚀容纳空间即可实现腐蚀。

优选地，本实施例中，卡箍2包括弧形底座21和弧板22，弧板22的一端与弧形底座21一体成型。

两个卡箍2通过设置的弧形底座21能够将立管1卡紧，使得两个卡箍2能够牢牢固定在立管1上，方便对立管1进行腐蚀生成裂纹。其中两个内隔板4的一端卡入到游标块25的卡槽中，另一端与一个弧形底座21抵接，通过弧形底座21、弧板22和两个内隔板4构成腐蚀容纳空间，方便对立管1腐蚀产生裂纹。两个内隔板4位于弧板22与立管1之间，且两个内隔板4与立管1外侧壁抵接，紧密无缝隙。

优选地，本实施例中，弧板22的两侧设有翼板24，翼板24上设有连接孔。其中两个卡箍2上的翼板24上的连接孔相对设置，通过在连接孔中穿入螺栓，配合上螺母将两个卡箍2上的翼板24紧密连接在一起，使用非常方便。其中翼板24上的连接孔数量为3个，连接效果更好。

本实施例具体使用时，当需要对立管1生成裂纹时，将需要生成裂纹位置的底部与弧形底座21的顶部对齐，弧形底座21的内侧面与立管1的外表面重合进行约束，使得两个卡箍2上的弧形底座21的内侧面与立管1的外表面重合，将两个卡箍2上的弧板22对齐，将两个卡箍2上的翼板24对齐，通过在连接孔中安装螺栓和螺母，将两个卡箍2固定。然后移动两个游标块25，移动过程中使透明窗23处于两个游标块25之间，当两个游标块25移动到需要的弧度时，拧紧游标块25上的螺丝28，使螺丝28顶在一个弧板22的顶部，将游标块25固定。之后将两个内隔板4的一端分别卡入两个游标块25的卡槽中，另一端与一个弧形底座21抵接，从而将两个内隔板4安装在指定弧度处。安装完后将金属镓注入到内隔板4、立管1、弧板22和透明窗23所围成的腐蚀容纳空间内，注入过程中通过透明窗23观察注入高度，当达到指定高度时停止注入。注入结束后等待一段时间，当金属镓溶解了立管1表面后，拆除两个卡箍2，轻敲立管1的被腐蚀位置，即可形成指定弧度与高度的裂纹。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。