台10旋转至30°，主动管3的甩击平面与从动管4呈60°，即主动管3与从动管4呈60°撞击。在该情况下，主动管3撞击从动管4后发生偏转，向另一侧弹出。
[0040]由于加载装置2位于主动管旋转台10上，当主动管旋转台10发生转动时，加载装置2同样发生转动，其作用原理不发生变化，高度角旋转盘27显示的角度为主动管3在其60°甩动平面内的转动角度，控制的是扭簧25转动的角度。因此改变高度角旋转盘27，同样可以实现不同速度下的斜撞击效果。
【主权项】
1.一种圆管侧向甩击装置，包括主动管、从动管、支承装置、加载装置和测量装置，其特征在于:主动管一端与支承装置铰接，从动管与主动管正交，从动管两端通过支承装置固定，加载装置位于主动管的端部，测量装置设置在主动管、从动管两侧； 所述支承装置包括槽钢平台、主动管旋转底座、主动管旋转台、从动管固定支座、辊轴与套筒，槽钢平台上设有螺栓槽，主动管旋转底座和从动管固定支座通过螺栓固定在槽钢平台上，主动管旋转底座由垂直相交的两块板组成，水平板通过螺栓固定在槽钢平台上，竖直板中心设有孔，主动管旋转底座中心孔的两端等距离处分别设有弧形导槽，上端导槽上方设有刻度盘，主动管旋转台与主动管旋转底座的竖直板平行设置，主动管旋转台中心设有凸起的轴，该轴插入主动管旋转底座的竖直板中心孔内，二者配合连接，且主动管旋转台能沿中心轴相对于主动管旋转底座旋转，主动管旋转台上下端分别设有螺栓，螺栓位置与主动管旋转底座上的弧形导槽对应设置，螺栓能沿弧形导槽左右转动，旋转台上端设有指针，指针与主动管旋转底座上方的刻度线接触；旋转台上垂直设置三块立板，三块立板平行设置，三块立板包括两块中心立板和一块外侧立板；套筒为相互垂直的圆管，水平段套筒与主动管连接，垂直段套筒内有一条凸棱，同时辊轴表面对应设置一条贯通卡槽，辊轴穿过中心立板与垂直段套筒，齿轮与套筒通过辊轴卡槽与辊轴固定； 所述加载装置包括两个扭簧、齿轮装置、电机、弹簧、滚珠、高度角旋转盘，电机位于旋转台两中心立板中间并通过螺栓固定在旋转台上，电机与辊轴通过齿轮装置连接，齿轮位于中心立板和外侧立板之间，扭簧分别位于辊轴上垂直段套筒两侧，弹簧设置在齿轮内侧与中心立板接触，滚珠位于齿轮外侧与旋转台的外侧立板之间，高度角旋转盘嵌入旋转台的外侧立板内侧，滚珠与高度角旋转盘接触，高度角旋转盘径向两端设有两个槽孔与滚珠对应，在旋转台的外侧立板对应设置有两个弧形导槽，高度角旋转盘中心设有转轴嵌入外侧立板中心，高度角旋转盘的槽孔旁边设有螺栓柱穿过外侧立板弧形导槽固定高度角旋转盘; 所述测量装置包括高速摄像机、动态应变仪、示波器、激光测速器和应变片，所述激光测速器位于水平主动管两侧，高速摄像机位于从动管外侧，从动管中部上方及侧面均贴有应变片，应变片连接动态应变仪与示波器。
2.根据权利要求1所述的圆管侧向甩击装置，其特征在于:所述螺栓槽平行设置在槽钢平台上，且贯通槽钢平台，相邻螺栓槽之间的距离相等，能在任意位置处通过螺栓固定主动管旋转底座与从动管固定支座。
3.根据权利要求1所述的圆管侧向甩击装置，其特征在于:所述主动管与套筒连接的一端设有两个正交圆孔，通过两个正交的螺栓固定于套筒内。
4.根据权利要求1所述的圆管侧向甩击装置，其特征在于:所述主动管旋转台发生旋转时，通过指针在主动管旋转底座的刻度线上的指示读出旋转角度β。
5.根据权利要求4所述的圆管侧向甩击装置，其特征在于:所述旋转台沿主动管旋转底座旋转角度卢，其中卢的范围为:-60° ~60°。
6.根据权利要求1所述的圆管侧向甩击装置，其特征在于:所述高度角旋转盘沿旋转台外侧立板中心旋转角度《■，其中的范围为:0° ~60°。
7.—种权利要求1~6任一项所述的圆管侧向甩击装置的试验方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)安装支承装置、加载装置、主动管以及从动管:根据实验目的，先将主动管旋转底座和从动管固定支座固定于槽钢平台，将从动管两端通过夹具固定于从动管固定支座，再将主动管旋转台的凸轴插入旋转底座，之后将加载装置及主动管安装至旋转台，并保证主动管与两滚珠水平，加载装置中两个扭簧分别位于水平段套筒两侧并套在垂直段套筒上，辊轴依次穿过中心立板、垂直段套筒、另一块中心立板、弹簧、齿轮，最后粘贴应变片并安装测量装置； (2)调整甩击方向与高度角实现不同的功能:调整高度角旋转盘角度〃至测量角度并固定，控制主动管高度，同时将旋转台角度转至测量角度并固定，控制主动管甩动方向； (3)开始实验:启动电机提升主动管，当主动管转至高度角旋转盘指定角度自动释放，扭簧施加扭矩使释放后的主动管绕其铰支端快速转动并按旋转台指定方向撞击从动管；撞击过程中测量装置记录撞击结果，从应变数据与图像两方面对从动管的变形情况进行记录，从而分析侧向甩击现象的破坏程度。
8.根据权利要求7所述的圆管侧向甩击装置的试验方法，其特征在于:通过以下方法实现不同的功能: (1)不同甩击方向的撞击:主动管旋转台能沿中心轴相对于主动管旋转底座旋转，同时该中心轴也是主动管的中心轴，调整主动管旋转台的倾斜角度卢为-60° ~ 60°，实现主动管以不同方向甩动撞击从动管； (2)不同甩击速度的撞击:高度角旋转盘能沿其中心轴相对于主动管旋转台外侧立板转动，调整高度角旋转盘角度ο.为0° ~ 60°，使主动管在不同高度角时释放，从而实现不同冲击速度下的撞击情况； (3)甩动半径R不同的主动管撞击:槽钢平台设有很长的贯通螺栓槽，更改主动管旋转底座与从动管固定支座位于槽钢平台长度方向上的相对位置，通过调整二者之间的距离，同时更换相应长度的主动管，实现不同甩动半径R的主动管撞击情况； (4)跨距L不同的从动管被撞:槽钢平台设有多条平行螺栓槽，能够更改从动管的两个固定支座的固定位置，通过调整从动管跨距L，从而实现跨距L不同的从动管被撞情况； (5)固定方式不同的从动管被撞:若从动管固定支座分别位于从动管两端，即从动管两端固支，实现两端固支的管道被撞情况；若从动管固定支座均位于从动管一端，另一端自由，则从动管属于悬臂管道，即实现悬臂管道的被撞情况； (6)撞击点位置可调撞击:槽钢平台设有多条平行螺栓槽，更改主动管旋转底座与从动管固定支座位于槽钢平台宽度方向上的相对位置，调整主动管对从动管的撞击位置； (7)不同厚度的管道撞击:更换不同厚度(管径)的主动管、从动管，实现不同厚度的管道撞击。
9.根据权利要求8所述的圆管侧向甩击装置的试验方法，其特征在于:所述(6)撞击点位置可调撞击具体分为以下三种:①两端固支管道撞击，若主动管与从动管较近固定端沿宽度方向的相对距离H=L/2，则撞击点位于从动管跨中，即跨中撞击；②两端固支管道撞击，若L/2>H>0，则撞击点位于从动管靠近固定管一侧，即偏置撞击；③悬臂管道撞击，两从动管固定支座均固定从动管一端，调整主动管与从动管固定端沿槽钢平台宽度方向的相对距离H，实现不同撞击点的撞击情况。
【专利摘要】本发明公开了一种圆管侧向甩击装置及其试验方法，具体地说，是一种甩动的圆管以不同角度撞击圆管的动态试验测试系统，属于动力学实验装置领域。包括主动管、从动管、支承装置、加载装置和测量装置五部分，通过控制支座的固定位置调节管道甩动距离和从动管跨距，通过旋转台控制甩动方向，通过电机带动齿轮装置提升主动管，通过高度角旋转盘调节提升角度并释放主动管，并通过测量装置记录撞击结果，实现对管道侧向甩击的实验观察。
【IPC分类】G01M7-08
【公开号】CN104614142
【申请号】CN201510050250
【发明人】路国运, 杨会伟, 徐乐, 赵燕萍
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月30日