本发明专利技术涉及极地低温环境结构试验装置及试验方法，包括结构试验平台提供反力基础，结构试验平台中部安装有低温环境试验箱，位于低温环境试验箱一侧的结构试验平台上安装有载荷模拟装置，位于低温环境试验箱另一侧的结构试验平台上安装有约束装置；载荷模拟装置和约束装置相向的端部分别伸至低温环境试验箱中，低温环境试验箱中容置有试验模型，伸至低温环境试验箱的载荷模拟装置和约束装置分别与试验模型两端铰接连接；通过集成化、模块化的方式构建了低温环境结构性能试验装置，极大地助力于实现极地低温环境下海洋装备的结构性能试验，并且低温环境试验箱可以根据试验需求进行模块化装卸，大大提升了结构试验平台的利用率，适用范围广。适用范围广。适用范围广。
【技术实现步骤摘要】
极地低温环境结构试验装置及试验方法
[0001]本专利技术涉及性能测试试验装置
，尤其是一种极地低温环境结构试验装置及试验方法。
技术介绍
[0002]极地海洋装备(船舶、海洋平台、极地起重设备等)是极地航线运输和极地资源勘探开发的主要工具。有研究显示，低温环境(比如
‑
60℃时)将降低钢材的韧性，从而影响极地海洋装备结构的极限承载能力和失效模式。
[0003]现有技术中，已经有大量海洋装备结构强度的研究工作，但是相关成果主要适用于常温环境，未考虑低温环境对装备结构性能的影响，如果将已有的研究成果直接应用于极地低温环境下海洋装备结构的安全评估中，可能会出现不可预估的危险。另一方面，现有的低温环境下的力学性能测试装置，多适用于测试海洋装备建造材料自身的低温力学性能，无法针对极地海洋装备的关键承载构件开展实尺度的结构强度综合试验，不能满足极地海洋装备复杂空间焊接结构的结构性能测试需求。
[0004]为保证极地海洋装备的结构设计合理性和焊接质量可靠性，亟需建立一种极地海洋装备实尺度构件结构强度综合试验装置及其试验方法。
技术实现思路
[0005]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的基于结构试验平台的极地低温环境结构试验装置及试验方法，主要用于开展极地低温环境下海洋装备结构性能的科学试验研究，是研究结构极限承载能力、疲劳性能等重要手段，为极地海洋装备安全服役性能评估提供试验保障。
[0006]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种极地低温环境结构试验装置，包括结构试验平台，所述结构试验平台提供反力基础，在结构试验平台中部安装有低温环境试验箱，位于低温环境试验箱一侧的结构试验平台上安装有载荷模拟装置，位于低温环境试验箱另一侧的结构试验平台上安装有约束装置；所述载荷模拟装置和约束装置相向的端部分别伸至低温环境试验箱中，低温环境试验箱中容置有试验模型，伸至低温环境试验箱的载荷模拟装置和约束装置分别与试验模型两端铰接连接。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进：
[0009]所述载荷模拟装置包括有输出端水平设置的液压作动器，液压作动器尾端相对于结构试验平台固定安装，液压作动器输出端依次安装有载荷传感器和连接组件，连接组件伸至低温环境试验箱中并安装有拉耳一，拉耳一通过轴向水平设置的销轴一与试验模型铰接。
[0010]所述液压作动器尾端安装有油缸连接座，油缸连接座固定安装于三角形反力架一侧面，三角形反力架一通过地脚螺栓组一固定安装于结构试验平台上。
[0011]所述连接组件的结构为：包括与载荷传感器固定安装的连接法兰一，连接法兰一侧面固定配装有连接法兰二，连接法兰二中心处通过螺纹连接安装有水平设置的短拉杆，短拉杆端部伸至低温环境试验箱中并通过螺纹连接安装拉耳一；位于低温环境试验箱外部的短拉杆上套装有散热片一，短拉杆与低温环境试验箱壁面之间通过铝箔软管进行动态密封。
[0012]所述铝箔软管套装于短拉杆上，铝箔软管一端粘贴于短拉杆周向壁面上，铝箔软管另一端嵌套安装有固定卡扣，固定卡扣固定锁装于低温环境试验箱的外壁面上。
[0013]所述连接法兰一与连接法兰二之间压装有隔热垫。
[0014]所述低温环境试验箱的结构为：包括承载于结构试验平台上的、开口朝上的低温箱箱体，低温箱箱体侧面设置有制冷机组，低温箱箱体与制冷机组共同封装为一个整体；所述低温箱箱体开口处配装有低温箱盖，低温箱箱体壁面上设置有低温箱观察窗和内外贯通的测试引线孔，测试引线孔中塞装有硅胶发泡塞；所述低温箱箱体顶部沿着周向均匀设置有锁扣，通过锁扣与低温箱盖配装。
[0015]所述约束装置的结构为：包括通过地脚螺栓组二固定安装于结构试验平台上的三角形反力架二，三角形反力架二贴合配装有反力框，反力框上锁装有水平布置的长拉杆，长拉杆端部伸至低温环境试验箱中并安装有拉耳二，拉耳二通过轴向水平设置的销轴二与试验模型铰接连接；所述低温环境试验箱贯穿长拉杆处塞装有硅胶发泡密封套，位于反力框与低温环境试验箱之间的长拉杆上套装有散热片二。
[0016]所述反力框的结构为：包括间隔设置的前横梁和后横梁，前横梁和后横梁之间于四个角处通过锁紧螺母共同安装有拉杆；所述三角形反力架二位于前横梁与后横梁之间并与后横梁贴合；所述前横梁底面和后横梁底面分别垫装有垫凳一和垫凳二。
[0017]一种所述的极地低温环境结构试验装置的试验方法，包括如下步骤：
[0018]在试验模型和同等材料的温度补偿板上分别安装低温电阻应变计；
[0019]将载荷模拟装置、低温环境试验箱和约束装置分别安装于结构试验平台上；
[0020]将试验模型放置于低温环境试验箱中，并将试验模型两端分别与载荷模拟装置、约束装置铰接连接，在试验模型上安装温度传感器、位移传感器；
[0021]将温度补偿板放置于低温环境试验箱中靠近试验模型的位置；
[0022]将低温电阻应变计、温度传感器、位移传感器相对应的测试导线穿出低温环境试验箱并连接至数据采集仪上；
[0023]载荷模拟装置工作，在常温下以小于试验载荷最大值30％的载荷进行预加载试验，并卸载；
[0024]载荷模拟装置工作，以预设的试验载荷向试验模型施加约束，同时开启制冷压缩机将低温环境试验箱内进行降温，并通过数据采集仪监测采集的数据；
[0025]待低温环境试验箱中的温度达到预设低温，且采集的数据半小时内的波动在
±
5με内后，通过载荷模拟装置进行载荷加载，进行试验模型在低温环境下的结构强度综合试验，并通过数据采集仪进行结构强度综合试验过程中的数据采集。
[0026]本专利技术的有益效果如下：
[0027]本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，通过集成化、模块化的方式构建了低温环境试验装置，极大地助力于实现极地低温环境下海洋装备的结构性能试验。本专利技术解决了现有
装置无法考核极地海洋装备复杂空间结构性能的实际问题，整个专利技术装置集成化、模块化程度高，安装操作方便，低温环境试验箱可根据需要方便快捷的安装和移除，可大大提高试验设备的利用率；此外基于结构试验平台以及必要的试验工装，还可实现实尺度构件的压缩、三点弯曲及四点弯曲等结构性能试验,还通过更换载荷加载作动器，可满足不同试验载荷的加载需求。
[0028]本专利技术还包括如下优点：
[0029]载荷模拟装置中连接法兰一与连接法兰二中间装有隔热垫，从而起到减少热传递，防止低温环境试验箱中的低温传递至载荷传感器、液压作动器，起到保护的作用；
[0030]短拉杆和长拉杆上均套装有散热片，在减少热传递的同时，也用于减弱试验装置在长时间试验运行后的结霜现象；
[0031]低温箱箱体与短拉杆之间安装有铝箔软管，起到动态密封的作用，提升了低温环境试验箱与外部环境温度之间的压差气密性，并且有效防止了连接部分结霜现象的发生；
[0032]本专利技术主要用于开展极地低温环境下海洋装备结构性能的科学试验研本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种极地低温环境结构试验装置，包括结构试验平台(1)，其特征在于：所述结构试验平台(1)提供反力基础，在结构试验平台(1)中部安装有低温环境试验箱，位于低温环境试验箱一侧的结构试验平台(1)上安装有载荷模拟装置，位于低温环境试验箱另一侧的结构试验平台(1)上安装有约束装置；所述载荷模拟装置和约束装置相向的端部分别伸至低温环境试验箱中，低温环境试验箱中容置有试验模型(36)，伸至低温环境试验箱的载荷模拟装置和约束装置分别与试验模型(36)两端铰接连接。2.如权利要求1所述的极地低温环境结构试验装置，其特征在于：所述载荷模拟装置包括有输出端水平设置的液压作动器(5)，液压作动器(5)尾端相对于结构试验平台(1)固定安装，液压作动器(5)输出端依次安装有载荷传感器(14)和连接组件，连接组件伸至低温环境试验箱中并安装有拉耳一(22)，拉耳一(22)通过轴向水平设置的销轴一(23)与试验模型(36)铰接。3.如权利要求2所述的极地低温环境结构试验装置，其特征在于：所述液压作动器(5)尾端安装有油缸连接座(4)，油缸连接座(4)固定安装于三角形反力架一(3)侧面，三角形反力架一(3)通过地脚螺栓组一(2)固定安装于结构试验平台(1)上。4.如权利要求2所述的极地低温环境结构试验装置，其特征在于：所述连接组件的结构为：包括与载荷传感器(14)固定安装的连接法兰一(15)，连接法兰一(15)侧面固定配装有连接法兰二(17)，连接法兰二(17)中心处通过螺纹连接安装有水平设置的短拉杆(18)，短拉杆(18)端部伸至低温环境试验箱中并通过螺纹连接安装拉耳一(22)；位于低温环境试验箱外部的短拉杆(18)上套装有散热片一(19)，短拉杆(18)与低温环境试验箱壁面之间通过铝箔软管(20)进行动态密封。5.如权利要求4所述的极地低温环境结构试验装置，其特征在于：所述铝箔软管(20)套装于短拉杆(18)上，铝箔软管(20)一端粘贴于短拉杆(18)周向壁面上，铝箔软管(20)另一端嵌套安装有固定卡扣(21)，固定卡扣(21)固定锁装于低温环境试验箱的外壁面上。6.如权利要求4所述的极地低温环境结构试验装置，其特征在于：所述连接法兰一(15)与连接法兰二(17)之间压装有隔热垫(16)。7.如权利要求1所述的极地低温环境结构试验装置，其特征在于：所述低温环境试验箱的结构为：包括承载于结构试验平台(1)上的、开口朝上的低温箱箱体(30)，低温箱箱体(30)侧面设置有制冷机组(31)，低温箱箱体(30)与制冷机组(31)共同封装为一个整体；所述低温箱箱体(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦朋余，李生鹏，陈小平，王若烨，蒋泽，戴泽宇，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：
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