一种用于检测竹复合压力管环刚度的方法_2

文档序号:9429776阅读:来源:国知局
及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明 进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于 限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之 间未构成冲突就可以相互组合。
[0035] 本发明的测试原理是通过对一定公称直径(例如DN300、DN600、DN1000等)的竹 复合压力管在常温与低温环境下的环刚度的测定,分析常温与低温环境下竹复合压力管的 物理力学性能,为实际应用提供可靠而准确的数据,首先将管材试样水平放置,用两个互相 平行的压板垂直方向对试样施加压力,在变形时产生反作用力,管径变化量A Y相对应的 线载荷除以管径变化量,并乘以系数即为相对应的环刚度。
[0036] 本发明采用的测试仪器由DYE-300电液式压力试验机、TLJ-4型荷载传感器、差动 式位移传感器和Data taker数据采集装置组成,DYE-300电液式压力试验机满足试验规定 的压缩速率,能够通过两个互相平行的压板对试验时间足够的力和产生规定的环向变形, 配备的TLJ-4型荷载传感器、差动式位移传感器测变形,其力和位移的数据由Data taker 每隔0. 2s实时采集。
[0037] 实施例1 :
[0038] 本实施例针对的是常温下竹复合压力管环刚度的检测,具体包括如下步骤:
[0039] (1)测试前准备
[0040] (1. 1)试样制备
[0041] 本实施例以公称直径DN300mm、压力等级0· 4MPa、环刚度等级7500N/m2的竹复合 压力管为例,在公称直径DN300的竹复合压力管的外表面每隔90°沿管材长度方向划线并 做好标记,将管材按规定长度切割成多个试样,本实施例以3个试样为例,实际操作中不局 限于上述数量,试样截面垂直于管材的轴线,每个试样的最小长度应不小于150mm,在切样 时,应垂直切割样的端部,其切割面应无毛刺和锯齿边缘,为防止沿试样长度方向载荷分布 不均匀,在不损伤增强材料下,若试样与加载板接触部位不平整应打磨,只有在不损伤增强 材料时才允许用喷砂打光,应注意只沿上下压板接触线进行喷砂。
[0042] (1. 2)外观检测
[0043] 测试前,试样需经外观检测,如有缺陷和不符合尺寸及制备要求者,应予以作废。
[0044] (1. 3)测量
[0045] 测量DN300竹复合压力管的平均内径Dn、平均壁厚t和平均长度L,测量平均长度 时,每个试样按表1的规定沿圆周方向等分测量4个长度,计算其算数平均值,精确到1mm, 对于每个试样,在所有的测量中最小值不应小于最大值的〇. 9倍;测量平均壁厚时,任取一 端面至少八等分间隔测量,分别取平均值;测量试样平均内径时,测量试样每一端面相互垂 直的两个方向的内径,取平均值;壁厚、和内径的测量精度为〇. 〇2_,测量结果见表2。
[0046] 表1长度测量个数
[0050] (2)环刚度测试与判定
[0051] (2. 1)状态调节
[0052] 在本测试中,将用于测试竹复合压力管环刚度的测试仪器以及待测试的每个试样 置于20°C~25°C的环境下进行24h~48h的状态调节,整个测试在常温测试室中进行,状 态调节后的试样应在与状态调节相同的环境或温度下进行测试。
[0053] (2. 2)常温环境下环刚度测试
[0054] 状态调节后,将竹复合压力管试样放置DYE-300电液式压力测试机上,使其轴向 平行于测试机的上下压板,然后放置DYE-300电液式压力测试机上的中央位置,上下压板 沿着试样轴向的边长不小于试样的轴向长度,使上压板和试样恰好接触且能夹持住试样, 以恒定的加载速度压缩试样直到试样径向的变形量Ay达到3% D,加载速度按照公式(2) 计算得出,其中D为管的计算直径,记录每个试样在变形量△ y对应的力值F ;根据公式(1) 计算每个试样各自的环刚度S,并取三个试样环刚度的算术平均值作为竹复合压力管的初 始环刚度;将试样以其轴线为旋转轴旋转90°后继续利用试验机进行加载测试,则此时压 板所压位置是之前测试后形变最大的位置,当试样径向的变形量Ay达到3% D时,记录每 个试样的在变形量A y时对应的力值F',测试结果见表3。
[0055] 表3常温环境下环刚度测试结果
[0057] 整个测试数据由计算机采集,通常变形量是通过测量一个压板的位置得到,但如 果在测试过程中,管壁厚度的变化超过10 %,则应通过直接测量试样的内径变化来得到。其 中,环刚度S采用式(1)计算获得:
[0059] 式中:S是与Δ y相对应的管的环刚度,单位为N/m2;
[0060] F是与Δ y相对应的力值,单位为N ;
[0061] L是试样的轴向长度,单位为m;
[0062] Δ y是管的计算直径D的变化量,单位为m ;
[0063] D是管的计算直径,单位为m,D = Dn+t,Dn是管的平均内径,t是管的平均壁厚。
[0064] 加载速度V采用式(2)计算获得:
[0065] V = O. 35 X D2A (2);
[0066] 式中:V是加载速度,取整数,单位为mm/min ;
[0067] D是管的计算直径,单位为m ;
[0068] t是管的平均壁厚,单位为m。
[0069] 由式(2)计算出三个试样的加载速度取整数各为3mm/min、4mm/min、4mm/min,由 式(1)计算环刚度,其平均环刚度为公称直径所对应的3个试样的平均值,公式见(3),环 刚度测试结果见表3。
[0071] (2.3)环刚度的判定
[0072] 判断20°C~25°C环境下测试的初始环刚度是否不小于该竹复合压力管的环刚度 等级值,并判断F'是否不小于90% F。根据表3可知,初始环刚度为7811. lN/m2,大于该竹 复合压力管的环刚度等级值7500N/m2,并根据F'与F的比较,F'均不小于90% F,则判断 该竹复合压力管的环刚度合格。经过大量竹复合压力管环刚度的试验发现,绝大部分试样 旋转90度后测得的3% D形变量对应的力值F'不小于旋转前的环刚度测试的3% D形变 量对应的力值F,或F'如果变小,不会小于90% F,个别F'小于90% F的试样,后来经检查 发现试样内衬层与增强层之间已经有部分脱开,由此得出的判定数据,由于90度位置处是 形变量最大的位置,通过在这个位置的再次环刚度测试,可以验证该试样整体的抗压强度, 判定该竹复合压力管的环刚度是否合格。
[0073] 实施例2 :
[0074] 本实施例针对的是常温低温交替环境下使用的竹复合压力环刚度的检测,具体包 括如下步骤:(1)测试前准备和(2)环刚度测试与判定,其中步骤(1)与实施例1中的步 骤(1)相同,在此不再赘述,本实施例以公称直径DN600mm、压力等级1.2MPa、环刚度等级 30000N/m2的竹复合压力管为例,测量结果见表4。
[0075] 表4试样测量结果
[0077] 步骤(2)环刚度测试包括如下步骤(测试结果见表5):
[0078] (2· 1)常温环刚度测试
[0079] 将用于测试竹复合压力管环刚度的测试仪器以及待测试的每个试样置于20°C~ 25°C的环境下进行24h~48h的状态调节,状态调节后,将竹复合压力管试样放置DYE-300 电液式压力测试机上,使其轴向平行于测试机的上下压板,然后放置DYE-300电液式压力 测试机上的中央位置,使上压板和试样恰好接触且能夹持住试样,以恒定的加载速度V(通 过计算得出,三个试样的加载速度取整数均为4mm/min)压缩试样直到试样径向的变形量 Ay达到3 % D,记录该变形量Ay对应的力值F,将试样以其轴线为旋转轴旋转90°后继续 利用试验机进行加载测试,当试样径向的变形量Ay达到3% D时,记录每个试样的在变形 量
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