The invention discloses an experimental test device and method for the model of bending hysteresis effect of marine flexible pipe and cable. The experimental test device includes: a movable device, on which one end is provided with a cable connected with the other end, the other end of the cable extends into a transparent water tank and is provided with a weight; a linear motion mechanism, which is used to drive the movable device to move along a straight line; reciprocating motion A mechanism for driving the movable device to and fro along the straight line; and a swing motion mechanism for driving the movable device to and fro in a vertical plane. According to the principle of similarity ratio, the invention simulates the influence law of the bending hysteresis effect of the cross section of the flexible pipe cable (Marine flexible pipe or umbilical cable) on the overall linear deformation and load response by means of the small scale indoor model experiment, so as to reveal the dynamic response mechanism of the prototype structure, and avoid the difficulty of the prototype experiment operation and the time-consuming problem.
【技术实现步骤摘要】
一种海洋柔性管缆弯曲滞回效应缩比模型实验测试装置与方法
本专利技术涉及一种能够针对大型管缆状试件实现拉伸、弯曲组合状态下挤压接触与摩擦行为对结构体宏观整体变形影响的实验测试装置与方法,具体说是一种海洋柔性管缆弯曲滞回效应缩比模型实验测试装置与方法。
技术介绍
我国海洋油气资源储量丰富,且大多数分布于南海等深水海域。而海缆、脐带缆以及柔性管道等是深海油气开采中不可或缺的装备之一。这类装备可统称为海洋柔顺性管缆,其结构通常由相应的功能构件及加强构件如铠装钢丝等组成。针对不同的工程需求,选用相应功能的管缆;海缆主要负责为海底采油设备提供电能;脐带缆连接于水上浮体与海底装备之间,为海底管汇提供电力、信号传输等实现远程控制;柔性管道主要负责装备之间的油气输送。海洋柔性管缆在安装或者在位工况时,由于风浪流的作用,以及平台在复杂海洋环境下的往复运动,连接于浮体的管缆将呈现反复弯曲的行为。同时,由于数百米甚至上千米长的柔性管缆自身重力作用,柔性管缆所遭受到的力学行为典型的拉伸弯曲组合行为。考虑到柔顺性管缆自身为复杂的螺旋缠绕结构,弯曲荷载下构件间的相互摩擦行为将明显受到拉力大小的影响,而且,柔性管缆截面呈现显著的弯曲滞回效应,如图1所示。其导致柔性管缆的力学行为非常复杂,同时影响着与浮体连接处管缆段的变形形态,以及柔性管缆在预定海况下的极值(张力和弯曲曲率)响应。柔性管缆极值响应预测问题的研究是管缆设计流程中不可忽视的重要环节。由于柔性管缆螺旋缠绕结构的特征,通过理论和数值方法往往难以准确描述截面弯曲滞回效应 ...
【技术保护点】
1.一种海洋柔性管缆弯曲滞回效应缩比模型实验测试装置,其特征在于,包括:可移动装置,其上设有一端与其连接的线缆,所述线缆的另一端伸入至透明水槽内且设有重块;/n直线运动机构,其用于驱动所述可移动装置沿直线运动;/n往复运动机构,其用于驱动所述可移动装置沿所述直线往复运动;/n以及,摆动运动机构,其用于驱动所述可移动装置在竖直平面内往复旋转摆动。/n
【技术特征摘要】
1.一种海洋柔性管缆弯曲滞回效应缩比模型实验测试装置,其特征在于,包括:可移动装置,其上设有一端与其连接的线缆,所述线缆的另一端伸入至透明水槽内且设有重块;
直线运动机构,其用于驱动所述可移动装置沿直线运动;
往复运动机构,其用于驱动所述可移动装置沿所述直线往复运动;
以及,摆动运动机构,其用于驱动所述可移动装置在竖直平面内往复旋转摆动。
2.根据权利要求1所述的实验测试装置,其特征在于:所述直线运动机构和所述往复运动机构不同时与所述可移动装置连接。
3.根据权利要求1或2所述的实验测试装置,其特征在于,所述可移动装置包括可与所述直线运动机构连接的第一平动板、可与所述往复运动机构连接的第二平动板和位于所述第一平动板和所述第二平动板之间摆动板;
所述摆动板的两端分别通过转轴与所述第一平动板和所述第二平动板旋转连接;
所述摆动板的下端设有与所述线缆一端连接的防弯器;
所述第一平动板和所述第二平动板远离所述摆动板的一端通过滑块与直线滑轨滑动连接。
4.根据权利要求3所述的实验测试装置,其特征在于,所述直线运动机构包括直线电机,所述直线电机的输出端与丝杆螺杆连接,所述丝杆螺杆上设有与所述第一平动板连接的滑块可拆连接的丝杆螺母。
5.根据权利要求3所述的实验测试装置,其特征在于,所述往复运动机构包括:
第一旋转圆盘,所述第一旋转圆盘上设有沿其半径延伸的第一滑槽,所述第一滑槽设有一端位于所述第一滑槽内且垂直于所述第一旋转圆盘旋转平面的第一外延柱,所述第一外延柱可沿所述第一滑槽调整其轴线与所述第一旋转圆盘旋转轴线之间的距离;
还包括用于驱动所述第一旋转圆盘旋转的第一电机以及L型连杆,所述L型连杆的其中一个支杆与所述第一外延柱旋转连接且轴线互相垂直,所述L型连杆的另外一个支杆与所述第二平动板连接的滑块旋转且可拆连接;
所述直线平行于所述第一旋转圆盘旋转平面。
6.根据权利要求3所述的实验测试装置,其特征在于,所述摆动运动机构包括与所述第一平动板或所述第二平动板连接的高台平板,所述高台平板上设有驱动第二旋转圆盘旋转的第二电机;
所述第二旋转圆盘上设有沿...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨志勋,秦安壮,阎军,史冬岩,卢青针,杨钰城,陈金龙,吴尚华,胡海涛,英玺蓬,周保顺,苏琦,步宇峰,何东泽,岳前进,
申请(专利权)人:哈尔滨工程大学,
类型:发明
国别省市:黑龙;23
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。