应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置

本发明涉及材料试验设备，具体地，涉及一种应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置，尤其是一种安装在疲劳试验机上的四点弯曲试验装置。

背景技术：

1、海洋柔性管缆是海洋资源开发的重要组成部分，其主要分为柔性管道、光电缆、脐带缆等。海洋柔性管缆的共同特性为复杂的多单元、非粘结、多层螺旋缠绕结构，对于在位与安装铺设等工况，柔性管缆的弯曲性能都是其正常运行的关键影响因素之一。但由于其复杂的结构，结构性能计算十分复杂，理论与数值模拟均存在不准确性，需要原型试验进行验证。研究弯曲行为，通过测试手段精确地描述其弯曲迟滞现象，对管缆弯曲设计理论和设计方法进行严谨的检验，对于评价柔性管缆的弯曲刚度性能、强度性能及疲劳性能具有重要意义。但是由于柔性管缆结构尺寸比较大，其试样成本与以及试验仪器成本都很昂贵，目前国内对于柔性管缆弯曲性能的研究主要侧重于理论与数值研究，试验方面的研究很少且不完整。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置。

2、根据本发明提供的一种应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置，包括支撑结构和加载机构，其中：

3、支撑结构设置在加载机构的上方及两侧，所述支撑结构用于调节待测管缆两端边界的距离及中间两处集中力间的距离，并能够适应不同直径的管缆；

4、所述加载机构控制所述加载机构上方的支撑结构上下运动。

5、优选的，所述支撑结构包括支撑底板1、支撑主体以及滚筒式夹具4，其中：

6、所述支撑底板1上设置有两列平行、等距的螺纹孔；

7、支撑主体螺纹紧固于所述支撑底板1上；

8、滚筒式夹具4用于夹持待测管缆，滚筒式夹具4可拆卸的安装在支撑主体内。

9、优选的，所述支撑主体包括可拆卸的上部支撑主体3和下部支撑主体2，其中：

10、下部支撑主体2底部固定在支撑底板1上；

11、上部支撑主体3和下部支撑主体2内各安装一滚筒式夹具4。

12、优选的，所述滚筒式夹具4的侧面设置为适应待测管缆外周形状的弧形面。

13、优选的，所述滚筒式夹具4的尺寸根据待测管缆的直径适应性更换。

14、优选的，所述加载机构包括支撑钢架5、作动器6以及升降平台7，其中：

15、所述作动器6垂直布置在支撑钢架5内，上端与升降平台7相连；

16、升降平台7与支撑钢架5配合可上下移动。

17、优选的，所述支撑钢架5通过铆接安装在疲劳试验机中部、下方位置，支撑钢架5上端有四个钢柱。

18、优选的，升降平台7在四角设有四个圆孔，与支撑钢架5相配合，通过作动器6提供的力实现上下移动。

19、优选的，升降平台7上固定设置于加载机构上方的支撑结构。

20、优选的，设置在加载机构两侧的支撑结构安装在疲劳试验机上。

21、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

22、1、本发明中的四点弯曲试验装置可安装在海洋柔性管缆全尺寸疲劳试验机上进行，合理有效地节省了试验空间、试件的安装与拆卸成本。

23、2、本发明中的滚轮式夹具有若干种典型尺寸，可根据各种不同直径的管缆试件进行调整，具有良好的适配性。

24、3、本发明中的支撑结构可沿管缆的轴向移动，进而实现了对试件试验长度的改变，可以良好地适应不同管缆的试验要求。

25、4、本发明中的支撑结构刚度大、稳定性好，合理地限制了试件的自由度并隔离了两端节点外试件变形的影响。

26、5、本发明操作简单，对于各种海洋柔性管缆有较强的适应性，且能很好地满足四点弯曲的试验要求。

技术特征：

1.一种应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置，其特征在于，包括支撑结构和加载机构，其中：

2.根据权利要求1所述的应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置，其特征在于，所述支撑结构包括支撑底板(1)、支撑主体以及滚筒式夹具(4)，其中：

3.根据权利要求2所述的应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置，其特征在于，所述支撑主体包括可拆卸的上部支撑主体(3)和下部支撑主体(2)，其中：

4.根据权利要求2所述的应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置，其特征在于，所述滚筒式夹具(4)的侧面设置为适应待测管缆外周形状的弧形面。

5.根据权利要求2所述的应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置，其特征在于，所述滚筒式夹具(4)的尺寸根据待测管缆的直径适应性更换。

6.根据权利要求1所述的应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置，其特征在于，所述加载机构包括支撑钢架(5)、作动器(6)以及升降平台(7)，其中：

7.根据权利要求6所述的应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置，其特征在于，所述支撑钢架(5)通过铆接安装在疲劳试验机中部、下方位置，支撑钢架(5)上端有四个钢柱。

8.根据权利要求7所述的应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置，其特征在于，升降平台(7)在四角设有四个圆孔，与支撑钢架(5)相配合，通过作动器(6)提供的力实现上下移动。

9.根据权利要求6所述的应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置，其特征在于，升降平台(7)上固定设置于加载机构上方的支撑结构。

10.根据权利要求1所述的应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置，其特征在于，设置在加载机构两侧的支撑结构安装在疲劳试验机上。

技术总结
本发明提供了一种应用于海洋柔性管缆的四点弯曲试验装置，包括四个节点位置的支撑结构以及中间位置的加载机构。支撑结构包括可调节节点距离的支撑底板、支撑主体与可夹持直径可变的滚筒式夹具；加载机构包括支撑钢架、垂直布置的作动器与配合作动器的可升降平台。由于海洋环境的复杂性，为满足不同的要求，海洋柔性管缆有不同的尺寸。支撑机构中的滚筒式夹具有若干种典型尺寸，可根据不同试件的直径进行选择与调整。支撑结构刚度较大，可以隔离疲劳试验机上、两端支撑节点外的立管变形对试验的影响。本发明操作简单，对于各种海洋柔性管缆有较强的适应性，且能很好地满足四点弯曲的试验要求。

技术研发人员：付世晓,李腾飞,秦旭,张萌萌,许玉旺,孙童晓,宋斌
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31