一种频率可调式管道弯头强度与疲劳考核试验装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种频率可调式管道弯头强度与疲劳考核试验装置，包括弯头管件、安装支撑架以及配重块，所述配重块套在弯头管件的外壁上，且配重块设置在安装支撑架的上方，弯头管件远离配重块的一端与安装支撑架固定。本试验装置试验结果准确，通过弯头冲击振动与疲劳考核试验装置开展的极限抗震承载能力试验研究，获得了标准弯头结构在极限振动载荷下的应力强度和破坏机理，对全面分析研究弯头结构低周疲劳性能和破坏机理具有重要意义，为不同尺寸的弯头结构极限承载能力试验提供了设计思路。
【专利说明】
一种频率可调式管道弯头强度与疲劳考核试验装置
技术领域
[0001]本实用新型属于一种针对核动力管道弯头在冲击、振动载荷下的强度和疲劳考核而设计的试验装置，具体涉及一种频率可调式管道弯头强度与疲劳考核试验装置。
【背景技术】
[0002]核动力管道系统在运行期间会受到多种载荷的影响，而其中对管道系统完整性影响最大的载荷主要是冲击或地震。无论是军用舰船管道系统的抗冲击设计，还是民用核电站管道系统的抗震设计都显得极为重要。目前，由于现有的冲击评定准则太严格，舰船核动力管道系统的抗冲击要求对舰船核动力管道系统的设计提出了很苛刻的要求。
[0003]但是目前对冲击载荷、冲击理论和结构抗冲击能力的认识还不够，导致舰船核动力管道系统设计非常困难甚至无法设计，采用了大量的阻尼器，延长了设计建造周期，提高了建造费用；同样，对于偶发性的地震载荷过分保守的处理导致核电站管道系统使用大量的阻尼器、支吊架而使管道系统过刚，使得核电厂的制造、安装、在役检查及维修等费用高，维护人员受到的辐照剂量大。
[0004]管道系统中弯头结构至关重要，弯头为管道系统的频率特性、柔性设计和热膨胀应力的释放等均起到关键作用，为了研究现行核动力管道的弯头结构在极限冲击与振动载荷作用下的应力强度和低周疲劳特性，需要设计弯头试验装置开展研究工作。而在现有技术中，没有专门对管道强度和疲劳进行考核实验装置。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是现有在对核动力管系弯头的应力强度与疲劳分析的存在保守性，核动力管系的设计难度大，目的在于提供一种频率可调式管道弯头强度与疲劳考核试验装置，该试验装置能够对频率进行调整，能够对管道弯头结构在冲击与振动载荷下的强度与疲劳考核进行试验，试验结果准确，以解决核动力管系弯头应力强度与疲劳分析的保守性，降低核动力管系的设计难度。
[0006]本实用新型通过下述技术方案实现:
[0007]—种频率可调式管道弯头强度与疲劳考核试验装置，包括弯头管件、安装支撑架以及若干块配重块，所述配重块套在弯头管件的外壁上，且配重块设置在安装支撑架的上方，弯头管件远离配重块的一端与安装支撑架固定。本方案合理设计管道尺寸与配重质量，保证试验模型应力响应尽可能最大，达到极限承载试验研究的目的。设计便于调节的支撑结构连接约束方式，能调节一定量的管道加工偏差;然后分析计算确定弯头试验装置的结构频率，使得该模型的基频区间在1Hz?20Hz。以解决核动力管系弯头应力强度与疲劳分析的保守性，降低核动力管系的设计难度。本装置具有易加工、易装配，管道内部加压和保压方便等特点。可用于压力与冲击等载荷同时作用下的管道弯头结构强度与疲劳考核。
[0008]弯头管件主要由直管、弯头、安装法兰板和配重法兰板构成，直管包括水平直管和垂直直管，垂直直管设置在水平直管的上方，弯头设置在水平直管和垂直直管之间，并且弯头的端头分别与水平直管和垂直直管连接，在垂直直管的顶端安装有堵头，配重法兰板套在垂直直管的外壁上，配重块套在垂直直管的外壁上，且配重块设置在配重法兰板上方并与配重法兰板接触，安装法兰板套在水平直管上，且安装法兰板与安装支撑架固定;安装支撑架主要由底板、侧板和立板构成，侧板和立板均垂直固定在底板的顶面上，立板设置在侧板之间并且与侧板垂直固定，安装法兰板设置在底板、侧板和立板形成的区域之间并且与立板固定;立板上设置有通孔，水平直管远离弯头的一端设置在通孔中。试验装置管道上部的配重采用多个圆形配重块，通过螺栓连接，针对不同的试验要求，可以布置不同数量的配重块，操作简单方便，能够做到对弯头结构频率的任意调节。为了保证结构频率特性和应力强度的要求，经过反复计算，试验装置各部件的基本尺寸如下:
[0009 ] 1、底板尺寸为47 Ctam X 490mm X 40謹的钢板，立板尺寸为400mm X 460謹X 30謹的钢板，底板上用12t电磁振动台面螺栓配合开孔，立板与弯头试验件的安装法兰板配合开孔；
[0010]2、管道尺寸为Φ60 X 4，水平直管长为200mm，垂直直管段长为600mm，弯头曲率半径为57mm。
[0011]本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果:本试验装置试验结果准确，通过弯头冲击振动与疲劳考核试验装置开展的极限抗震承载能力试验研究，获得了标准弯头结构在极限振动载荷下的应力强度和破坏机理，对全面分析研究弯头结构低周疲劳性能和破坏机理具有重要意义，为不同尺寸的弯头结构极限承载能力试验提供了设计思路。
【附图说明】
[0012]此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中:
[0013]图1为本实用新型结构不意图；
[0014]图2为弯头管件的结构示意图；
[0015]图3为安装支撑架的结构示意图。
[0016]附图中标记及对应的零部件名称:
[0017]1-配重块，2-弯头管件，201-堵头，202-配重法兰板，203-垂直直管，204-弯头，205-水平直管，206-安装法兰板，3-安装支撑架，301-侧板，302-立板，303-底板，304-通孔。
【具体实施方式】
[0018]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
[0019]实施例:
[0020]如图1、图2和图3所示，一种频率可调式管道弯头强度与疲劳考核试验装置，包括弯头管件2、安装支撑架3以及配重块I，配重块I数量有多块，便于对弯头频率调整，而配重法兰板202是焊接在垂直直管203上作为支撑配重块I，垂直直管203与水平直管205垂直设置，在垂直直管203的顶端和水平直管205远离弯头的一端均安装有堵头201，垂直直管203与铅垂线平行设置，水平直管205与水平面平行设置，侧板301和立板302均垂直固定在底板303的顶面上，立板302设置在侧板301之间并且与侧板301垂直固定，安装法兰板206设置在底板303、侧板301和立板302形成的区域之间并且与立板302固定，底板303、侧板301和立板302焊接为整体结构，用于对试验时进行支撑，立板302上设置的通孔304是便于水平直管205插入。将本试验装置安装好后，核动力管道弯头冲击振动与疲劳考核试验装置的设计是通过有限元分析与结构设计交互的方法完成的。
[0021](I)根据项目的研究目的和当前核动力管系中弯头的柔性因子等参数，并考虑试验台架的安装重量、空间限制和台面尺寸接口尺寸，确定弯头考核试验装置的初步形式；
[0022](2)然后采用ANSYS程序作为分析工具，经过反复计算，确定支承结构的几何尺寸；
[0023](3)待试验装置加工完成、装配测试后，若测试频率不满足要求，则通过加减顶部配重调节结构的频率特性；
[0024](4)将管件下端的堵头开孔与打压栗连接，待水注满后，密封管件上端的堵头开孔，打压到20MPa，测试管件的焊缝质量和堵头的密封性能。
[0025]通过本试验装置，最终得到准确的试验数据，通过弯头冲击振动与疲劳考核试验装置开展的极限抗震承载能力试验研究，获得了标准弯头结构在极限振动载荷下的应力强度和破坏机理，对全面分析研究弯头结构低周疲劳性能和破坏机理具有重要意义，为不同尺寸的弯头结构极限承载能力试验提供了设计思路。
[0026]以上所述的【具体实施方式】，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的【具体实施方式】而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种频率可调式管道弯头强度与疲劳考核试验装置，其特征在于，包括弯头管件(2)、安装支撑架(3)以及配重块(I)，所述配重块(I)套在弯头管件(2)的外壁上，且配重块(I)设置在安装支撑架(3)的上方，弯头管件(2)远离配重块(I)的一端与安装支撑架(3)固定。2.根据权利要求1所述的一种频率可调式管道弯头强度与疲劳考核试验装置，其特征在于，所述弯头管件(2)主要由直管、弯头(204)、安装法兰板(206)和配重法兰板(202)构成，直管包括水平直管(205)和垂直直管(203)，垂直直管(203)设置在水平直管(205)的上方，弯头(204)设置在水平直管(205)和垂直直管(203)之间，并且弯头(204)的端头分别与水平直管(205)和垂直直管(203)连接，在垂直直管(203)的顶端安装有堵头(201)，配重法兰板(202)套在垂直直管(203)的外壁上，配重块(I)套在垂直直管(203)的外壁上，且配重块(I)设置在配重法兰板(202)上方并与配重法兰板(202)接触，安装法兰板(206)套在水平直管(205)上，且安装法兰板(206)与安装支撑架(3)固定。3.根据权利要求2所述的一种频率可调式管道弯头强度与疲劳考核试验装置，其特征在于，所述安装支撑架(3)主要由底板(303)、侧板(301)和立板(302)构成，侧板(301)和立板(302)均垂直固定在底板(303)的顶面上，立板(302)设置在侧板(301)之间并且与侧板(301)垂直固定，安装法兰板(206)设置在底板(303)、侧板(301)和立板(302)形成的区域之间并且与立板(302)固定。4.根据权利要求3所述的一种频率可调式管道弯头强度与疲劳考核试验装置，其特征在于，所述立板(302)上设置有通孔(304)，水平直管(205)远离弯头(204)的一端设置在通孔(304)中。
【文档编号】G01M13/00GK205679388SQ201620588231
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月17日 公开号201620588231.3, CN 201620588231, CN 205679388 U, CN 205679388U, CN-U-205679388, CN201620588231, CN201620588231.3, CN205679388 U, CN205679388U
【发明人】张世伟, 陈学德, 沈双全, 刘梓才, 林松, 张鲲, 刘天彦, 孙磊, 李锡华, 李朋洲
【申请人】中国核动力研究设计院