一种拉扭耦合刚度测试装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种拉扭耦合刚度测试装置，包括水平台，所述水平台上放置有样品，所述样品上安装有引伸计，所述样品的一端连接有拉伸夹具，所述拉伸夹具通过扭矩传感器连接有拉力机，所述样品的另一端连接有旋转夹具，所述旋转夹具上安装有测角仪，所述旋转夹具自由转动或由安装的旋转电机驱动转动。本测试装置通过测试样品受到的拉力，扭矩，变形量和旋转角度，通过计算机记录瞬时试验曲线，可以很方便的得到样品的拉扭耦合刚度值，设备简便，操作方便，并且测量精确，能够有效地进行拉扭耦合刚度的测试，并可推广到类似结构的刚度测量。
【专利说明】一种拉扭耦合刚度测试装置
【技术领域】
[0001]本发明属于海洋管线系统检测技术，尤其是涉及一种海缆，脐带缆，海洋柔性管道等拉扭耦合刚度测试装置和方法。
【背景技术】
[0002]随着对海洋工程的大力投入，海缆、脐带缆以及海底柔性管道等海洋管线系统取得大力的发展。海缆、脐带缆以及海底柔性管道作为水下生产系统或者水下生产系统与水上附体之间连接的重要装备，在能量、信息、物质传递方面发挥重要作用。而海洋恶劣的环境对海洋管线系统的性能也提出更高的要求。
[0003]在安装和运行过程中，海缆、脐带缆以及海底柔性管道等在波浪海流等环境载荷的作用下会受到拉伸以及扭转载荷的作用。海缆、脐带缆以及海底柔性管道各构件之间大多采用非粘结螺旋缠绕结果，因此拉伸和扭转作用之间存在耦合关系，即拉伸作用常常伴随着扭转发生，而扭转运动又伴随着海缆的伸缩。极端的拉伸和扭转作用对海洋管线系统的性能产生极大的影响，甚至造成性能失效。为了保证海洋管线系统的正常工作，在其设计过程中要保证其刚度满足一定的要求。
[0004]由于结构的复杂性和非线性，作为评价海缆、脐带缆以及海洋柔性管道系统的重要指标，对拉扭耦合刚度的认识仍有很大的不足，目前还缺乏统一的拉扭耦合刚度测试标准，试验装置和方法。
【发明内容】
[0005]发明目的:本发明针对目前测试海缆，脐带缆以及海底柔性管道等海洋管线系统拉扭耦合刚度测试方面的不足，设计一种直观的，测试数据准确以及使用简便的海缆，脐带缆以及海底柔性管道等海洋管线系统用的拉扭耦合刚度测试装置以及相应的测试方法。
[0006]技术方案:本发明所述的一种拉扭耦合刚度测试装置，包括水平台，所述水平台上放置有样品，所述样品上安装有引伸计，所述样品的一端连接有拉伸夹具，所述拉伸夹具通过扭矩传感器连接有拉力机，所述样品的另一端连接有旋转夹具，所述旋转夹具上安装有测角仪。
[0007]作为优化，所述旋转夹具连接有旋转电机，所述旋转夹具和旋转电机与支座相连。
[0008]作为优选，所述样品为海缆、脐带缆或者海洋柔性管道等海洋管线。
[0009]作为优化,所述旋转夹具自由转动或由旋转电机驱动转动。
[0010]作为优化，该装置中的拉力机、扭矩传感器、引伸计、测角仪和旋转电机均与计算机相连接。
[0011]有益效果:本测试装置通过测试样品受到的拉力，扭矩，变形量和旋转角度，通过计算机记录瞬时试验曲线，可以很方便地得到样品的拉扭耦合刚度值，设备简便，操作方便，并且测量精确，能够有效地进行拉扭耦合刚度的测试，并可推广到类似结构的刚度测量。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的安装结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示的一种拉扭耦合刚度测试装置，包括拉力机1、扭矩传感器2、拉伸夹具
3、引伸计4、测角仪5、旋转夹具6、旋转电机7、支座8和水平台10构成。拉力机I通过扭矩传感器2与拉伸夹具3相连接。拉伸夹具3只可伸缩运动不可旋转运动。样品9(海缆，脐带缆或者海洋柔性管道等)放置在水平台10上，上面安装有测试样品9变形量的引伸计
4。样品9两端分别与拉伸夹具3和旋转夹具6相连接。旋转夹具6可旋转运动但不可伸缩运动，旋转夹具6上安装有测角仪5，可以测量旋转夹具的旋转角度。可通过旋转电机7控制旋转夹具6的运动，也可使旋转夹具6与旋转电机7分离，使旋转夹自由旋转。旋转电机7和旋转夹具与支座8相连。在测试过程中，调节水平台10的高度，保证样品始终处于水平状态。拉力机1、扭矩传感器2、引伸计4、测角仪5和旋转电机7都与计算机相连接。
[0014]具体测试原理与测试方法如下:
对于海缆、脐带缆以及海洋柔性管道等细长柔性体，拉伸和扭转时耦合在一起的，其动力学方程为
【权利要求】
1.一种拉扭耦合刚度测试装置，其特征在于:包括水平台(10)，所述水平台(10)上放置有样品(9)，所述样品(9)上安装有引伸计(4)，所述样品(9)的一端连接有拉伸夹具(3)，所述拉伸夹具(3 )通过扭矩传感器(2 )连接有拉力机(I)，所述样品(9 )的另一端连接有旋转夹具(6 )，所述旋转夹具(6 )上安装有测角仪(5 )。
2.根据权利要求1所述的一种拉扭耦合刚度测试装置，其特征在于:所述旋转夹具(6)连接有旋转电机(7 )，所述旋转夹具(6 )和旋转电机(7 )与支座(8 )相连。
3.根据权利要求1所述的一种拉扭耦合刚度测试装置，其特征在于:所述样品(9)为海缆、脐带缆或者海洋柔性管道等海洋管线。
4.根据权利要求1所述的一种拉扭耦合刚度测试装置，其特征在于:所述旋转夹具(6)自由转动或由旋转电机(7)驱动转动。
5.根据权利要求1所述的一种拉扭耦合刚度测试装置，其特征在于:该装置中的拉力机(I)、扭矩传感器(2)、引伸计(4)、测角仪(5)和旋转电机(7)均与计算机相连接。
【文档编号】G01N3/00GK104181032SQ201410457889
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】郭朝阳, 蔡炳余, 张建民, 蔡卫兵, 谢书鸿, 薛建林 申请人:中天科技海缆有限公司