一种复合材料壳体抗外压结构响应测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种复合材料壳体抗外压结构响应测量装置及方法，装置包括：外壳，外壳上设有打压口；盖体，与外壳可拆卸配合形成封闭内腔，盖体的内侧适于与待测复合材料壳体的敞口端连接，盖体上设有出液孔出液孔上连接体积测量装置，出液孔适于将体积测量装置与待测复合材料壳体的内腔连通；应变片，通过导线与数据采集装置连接，适于贴附于复合材料壳体内壁上。该复合材料壳体抗外压结构响应测量装置及方法，可同时对复合材料壳体的抗外压应变历程和抗外压体积变化量实时测量，依据测得的应变历程与体积变化量数据，可对复合材料壳体结构外形变化与浮力进行更精确的控制，进而可以提高深海任务中复合材料壳体的续航能力与下潜深度。

A device and method for measuring the response of composite shell to external pressure

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料壳体抗外压结构响应测量装置及方法
本专利技术属于外压壳体试验装置
，具体涉及一种复合材料壳体抗外压结构响应测量装置及方法。
技术介绍
随着深海探测需求的发展，传统金属材料制备的耐外压壳体已经无法提供足够的浮力，并且还会消耗大量续航动力，因此具有轻质高强特性的复合材料耐外压壳体越来越受关注。进行深海任务的复合材料外压壳体，随着下潜深度的增加，其承载的压力会不断增加，因此，为保证其使用安全性，通常需要对用于深海探测的外压壳体进行外压试验，测定外压承载极限。常规外压壳体的承载检测装置采用不可压缩介质-水在密闭容器内进行测试，中国专利文献CN204128906U公开了一种PE管外压试验装置，将待测PE管与外PE管端部连接，使二者之间形成收容腔，向收容腔中施加压力从而监测PE管随外压变化结构的稳定性。然而，对于进行深海任务的复合材料外压壳体，随着下潜深度的增加其结构响应亦随之改变，不仅需要足够的安全系数亦需要准确评估其结构外形变化对浮力的影响，进而提高系统的续航能力和下潜深度的稳定控制，因此，需要对复合材料外压壳体随着下潜深度的增加，其外形变化的情况进行测定。由于具有可设计性的复合材料外压壳体为各项异性结构，其结构响应不同于常规的金属壳体，通常无法准确建立其外形尺寸与压力关联，因此需要实验测定。现有的检测装置可准确进行极限承载测试，但无法完成体积变化的准确测量，因此需要一个新的测试装置和方法实现外压工况下外压壳体结构响应的准确测量，实现其承载能力和体积变化同步测试，提高产品的检测质量并为结构优化设计提供支持。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种复合材料壳体抗外压结构响应测量装置及方法，可同时对复合材料壳体的承载能力和体积变化随外压变化的情况进行测定。为了解决上述问题，本专利技术提供一种复合材料壳体抗外压结构响应测量装置，包括：外壳，适于容纳待测复合材料壳体，外壳上设有打压口；盖体，与外壳可拆卸配合形成封闭内腔，盖体的内侧适于与待测复合材料壳体的敞口端连接，盖体上设有出液孔，出液孔上连接体积测量装置，出液孔适于将体积测量装置与待测复合材料壳体的内腔连通；应变片，应变片通过导线与数据采集装置连接，应变片适于贴附于待测复合材料壳体内壁上。优选地，外壳的敞口端设有第一下法兰盘；盖体包括：第一上法兰盘，第一上法兰盘与第一下法兰盘可拆卸连接；第一上法兰盘的通孔与待测复合材料壳体的内腔连通；密封盖，可拆卸设于通孔上，出液孔设于密封盖上。优选地，盖体的内侧还可拆卸设有第二上法兰盘，第二上法兰盘适于与待测复合材料壳体的敞口端的第二下法兰盘可拆卸连接。优选地，还包括封头，封头上设有第三上法兰盘，第三上法兰盘适于与待测复合材料壳体的另一敞口端的第三下法兰盘可拆卸连接。优选地，封头为半球形封头，封头的材质为强抗外压金属材质，强抗外压金属材质可承受压强大于600MPa。优选地，第一上法兰盘的内侧设有环形凸缘，第一上法兰盘与第一下法兰盘配合时环形凸缘与外壳的内壁紧密装配；和/或，第二上法兰盘的内侧设有环形凸缘，第二上法兰盘与第二下法兰盘配合时环形凸缘与待测复合材料壳体的内壁紧密装配；和/或，第三上法兰盘的内侧设有环形凸缘，第三上法兰盘与第三下法兰盘配合时环形凸缘与待测复合材料壳体的内壁紧密装配。优选地，环形凸缘的外侧套设有O形垫片。优选地，第一上法兰盘或第一下法兰盘的内侧设有环形凹槽，环形凹槽中填装有密封圈；和/或，第二上法兰盘或第二下法兰盘的内侧设有环形凹槽，环形凹槽中填装有密封圈；和/或，第三上法兰盘或第三下法兰盘的内侧设有环形凹槽，环形凹槽中填装有密封圈。优选地，密封盖上还设有信号线窗口，应变片的导线从信号线窗口引出，与外壳外的数据采集装置连接。本专利技术的另一目的是提供一种复合材料壳体抗外压结构响应测量方法，使用权利要求上述的复合材料壳体抗外压结构响应测量装置完成。优选地，具体包括以下步骤：S1.将待测复合材料壳体的敞口端与盖体连接，将应变片贴附在待测复合材料壳体的内壁；S2.向盖体与待测复合材料壳体形成的内腔中注满不可压缩介质；S3.通过打压口向外壳中施加不同压力，通过应变片采集信号得到待测复合材料壳体的应变情况，并通过体积测量装置测量由内腔挤出的不可压缩介质的体积得到待测复合材料壳体的体积变化情况。其中，不可压缩介质可以为水或其他不可压缩液体。需要说明的是，上述第一上法兰盘、第一下法兰盘、第二上法兰盘、第二下法兰盘、第三上法兰盘、第三下法兰盘的内侧均指一对法兰盘面相对的一侧。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：1.本专利技术的复合材料壳体抗外压结构响应测量装置，通过将测量装置的盖体设置为内侧可与待测复合材料壳体的一个敞口端连接，并在盖体上的出液孔上连接体积测量装置，将应变片贴附在待测复合材料壳体内壁之后，向测量装置壳体中不断打压，应变片测定待测复合材料壳体的应变情况传送给数据采集装置，体积测量装置测定复合材料壳体受压发生形变而挤出的液体，即可实现在压力不断增加的条件下，复合材料壳体的应变历程和复合材料壳体抗外压体积变化情况；2.本专利技术的复合材料壳体抗外压结构响应测量装置，进一步优化的结构，将盖体设置为与壳体连接的第一上法兰盘和设置在第一上法兰盘的通孔上的密封盖，待测复合材料壳体通过可拆卸设置在第一上法兰盘内侧的第二上法兰盘与第一上法兰盘连接，该结构可在现有的测量装置的基础上进一步改进得到，只需在现有的测量装置的第一上法兰盘底部通过紧固螺栓连接第二上法兰盘，并在第一上法兰盘的通孔处通孔紧固螺栓可拆卸连接密封盖，即可得到本专利技术的测量装置，无需再花费投资加工制作新的测量装置，大大节约了成本；3.本专利技术的复合材料壳体抗外压结构响应测量装置，通过几对法兰盘的连接，并在几对法兰盘中设置相应的密封结构，使装置的连接位置处均具有很好的密封效果，在打压测量过程中不会漏液，因此，测量精确度更高；4.本专利技术的复合材料壳体抗外压结构响应测量方法，使用复合材料壳体抗外压结构响应测量装置实现，可通过操作同时对复合材料壳体的抗外压应变历程和抗外压体积变化量进行实时测量，解决了复合材料壳体在外压作用下的体积与应变测量的技术难题，依据测得的应变历程与体积变化量数据，可对复合材料外压壳体结构外形变化与浮力进行更精确的控制，进而可以提高深海任务中复合材料外压壳体的续航能力与下潜深度。附图说明图1是本专利技术实施例所述的复合材料壳体抗外压结构响应测量装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例所述的复合材料壳体抗外压结构响应测量装置中A处的局部放大图。其中：1-外壳；11-第一下法兰盘；2-待测复合材料壳体；21-第二下法兰盘；22-第三下法兰盘；3-打压口；4-盖体；41-第一上法兰盘；42-通孔；43-密封盖；44-第二上法兰盘；5-出液孔；6-体积测量装置；7-应变片；8-封头；81-第三上法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料壳体抗外压结构响应测量装置，其特征在于，包括：/n外壳，适于容纳待测复合材料壳体，所述外壳上设有打压口；/n盖体，与所述外壳可拆卸配合形成封闭内腔，所述盖体的内侧适于与所述待测复合材料壳体的敞口端连接，所述盖体上设有出液孔，所述出液孔上连接体积测量装置，所述出液孔适于将所述体积测量装置与所述待测复合材料壳体的内腔连通；/n应变片，适于贴附于所述待测复合材料壳体的内壁上，所述应变片通过导线与数据采集装置连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合材料壳体抗外压结构响应测量装置，其特征在于，包括：
外壳，适于容纳待测复合材料壳体，所述外壳上设有打压口；
盖体，与所述外壳可拆卸配合形成封闭内腔，所述盖体的内侧适于与所述待测复合材料壳体的敞口端连接，所述盖体上设有出液孔，所述出液孔上连接体积测量装置，所述出液孔适于将所述体积测量装置与所述待测复合材料壳体的内腔连通；
应变片，适于贴附于所述待测复合材料壳体的内壁上，所述应变片通过导线与数据采集装置连接。


2.根据权利要求1所述的复合材料壳体抗外压结构响应测量装置，其特征在于：
所述外壳的敞口端设有第一下法兰盘；
所述盖体包括：
第一上法兰盘，所述第一上法兰盘与所述第一下法兰盘可拆卸连接；所述第一上法兰盘的通孔与所述待测复合材料壳体的内腔连通；
密封盖，可拆卸设于所述通孔上，所述出液孔设于所述密封盖上。


3.根据权利要求2所述的复合材料壳体抗外压结构响应测量装置，其特征在于：
所述盖体的内侧还可拆卸设有第二上法兰盘，所述第二上法兰盘适于与所述待测复合材料壳体的敞口端的第二下法兰盘可拆卸连接。


4.根据权利要求3所述的复合材料壳体抗外压结构响应测量装置，其特征在于：
还包括封头，所述封头上设有第三上法兰盘，所述第三上法兰盘适于与所述待测复合材料壳体的另一敞口端上的第三下法兰盘可拆卸连接。


5.根据权利要求4所述的复合材料壳体抗外压结构响应测量装置，其特征在于：
所述封头为半球形封头，所述封头的材质为强抗外压金属材质，所述强抗外压金属材料可承受压强大于600MPa。


6.根据权利要求4或5所述的复合材料壳体抗外压结构响应测量装置，其特征在于：
所述第一上法...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄其忠，尹双双，王亚朋，王鹏飞，田谋锋，
申请(专利权)人：北京玻钢院复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11