本发明专利技术公开了一种回旋耐压壳等效模拟试验装置，包括底座，底座上端面设有围壁结构，对应围壁结构下端开设凹槽，所述凹槽上方设有等效试样，所述等效试样上方设有压盖，所述压盖下端与围壁结构内轮廓吻合，所述压盖与等效试样之间设有等效介质，通过压盖下端压于等效试样，所述围壁结构的外侧对应等效试样的位置设有红外检测器，所述底座的凹槽内设有激光测距仪和CCD工业显微镜；还包括A/D转换器、工控机、数据采集器、D/A转换器、监控器及驱动器；还公开一种回旋耐压壳等效模拟试验方法。本装置不需要完整的耐压壳和水压环境，在保证真实模拟水压试验的同时，节约成本，节省材料、能源和人力，简化试验设备，能够观测记录试件内部疲劳裂纹扩展。裂纹扩展。裂纹扩展。
【技术实现步骤摘要】
一种回旋耐压壳等效模拟试验装置及试验方法
[0001]本专利技术涉及海洋装备领域，尤其涉及一种回旋耐压壳等效模拟试验装置及试验方法。
技术介绍
[0002]随着科学技术的日渐进步，人类对于海洋资源的探索开发需求日益强烈，而对海洋的探索基于深海装备的研究与发展，载人潜水器在深海技术装备发展中仍然处于核心地位。潜水器的未来技术趋势主要集中在挑战海洋的最大深度这一方向，这需要在提高耐压舱的可靠性方面上不断取得突破。因此，模拟海洋环境试验设备的研发工作十分重要。海洋环境模拟试验设备，可以有效降低海洋装备研发费用和周期。
[0003]对于耐压舱的研究少不了科学实验，其中“模拟真实海水压力实验”是整个科学实验中最重要的实验之一。通常模拟海水压力试验，需要制造一个可以密封的压力舱，把耐压壳模型放进舱里，通过注入高压水，模拟海水对耐压壳外表面施压。然而，水压试验往往需要完整的耐压壳模型才能实施，这使得耐压壳的水压试验等问题，如果采用大型耐压壳做实验还会有搬运困难，对实验场地和水压实验设备的要求更高，甚至过大的耐压壳还可能找不到适合的设备满足实验要求，特别是做疲劳实验，对财力、人力、物力的消耗都是巨大的。一些疲劳实验采用标准试样，只能获取耐压壳材料的疲劳性能，又不能准确获取完整耐压壳水压疲劳的数据参数。综上可知，当前耐压壳的疲劳实验主要面临以下问题：
[0004](1)水压舱试验对设备密封性有严格要求；
[0005](2)疲劳裂纹扩展多在试件内表面，现有的模拟试验设备只能观测试件外表面的裂纹；
[0006](3)水压模拟实验设备中试验舱压力较大，密封性要求高，将观察设备置于其中容易造成观察设备的损坏；
[0007](4)水压试验设备的耗能高、耗材量大、实验成本高。
技术实现思路
[0008]专利技术目的：为了克服
技术介绍
的不足，本专利技术第一目的是公开了一种回旋耐压壳等效模拟试验装置；第二目的是公开采用上述装置的回旋耐压壳等效模拟试验方法。
[0009]技术方案：本专利技术所公开的回旋耐压壳等效模拟试验装置，包括安装在压力疲劳机平台上的底座，所述底座上端面设有围壁结构，所述底座对应围壁结构下端开设凹槽，所述凹槽上方设有等效试样，所述等效试样上方设有由压力疲劳机上作动头夹持的压盖，所述压盖下端与围壁结构内轮廓吻合，所述压盖与等效试样之间设有等效介质，通过压盖下端压于等效试样，所述围壁结构的外侧对应等效试样的位置设有红外检测器，所述底座的凹槽内设有激光测距仪和CCD工业显微镜；还包括A/D转换器、工控机、数据采集器、D/A转换器、监控器及驱动器，所述红外检测器、激光测距仪、CCD工业显微镜分别与A/D转换器连接，所述A/D转换器与工控机连接，所述工控机、数据采集器、D/A转换器相连接，所述数据采集
器采集接口连接压力疲劳机，所述数据采集器连接监控器，所述D/A转换器连接驱动器，控制红外检测器、激光测距仪及CCD工业显微镜。
[0010]进一步的，所述等效试样为等效回旋耐压壳试件沿母线方向的剖切部件。
[0011]进一步的，所述等效介质为橡胶，其上、下端分别与压盖下端、等效试样上端吻合，四周与围壁结构内壁吻合。
[0012]进一步的，所述围壁结构为金属材质，所述红外检测器通过强力磁铁可移动的吸附于围壁结构外表面。
[0013]进一步的，所述等效式样的曲率和厚度与实验所需回旋耐压壳的母线曲率和厚度相同，宽度和底座围壁的内宽相等，轴线方向两端与底座围壁的内长留有空隙，且超过凹槽。
[0014]进一步的，所述激光测距仪和CCD工业显微镜沿等效试样的宽度方向对齐，位于同一高度。
[0015]一种回旋耐压壳等效模拟试验方法，采用上述回旋耐压壳等效模拟试验装置，包括以下步骤：
[0016]S1、准备试验时
[0017]将底座固定在压力疲劳机的工作平台上，把实验所用的等效试样放入底座的围壁内，曲率大的表面作为上表面放置，然后再放入切割好的的等效介质，接着盖上压盖，之后用压力疲劳机的上作动头夹持压盖顶端，安装固定好后，把数据采集器接口连接上压力疲劳机的工控机上；
[0018]S2、开始实验前
[0019]打开CCD工业显微镜、激光测距仪，测量CCD工业显微镜到等效试样下表面的距离，测量信号经A/D转换器发送给工控机，工控机根据测量的距离，发出指令经D/A转换器给驱动器来调整CCD工业显微镜的放大倍率，使得观察部位清晰可见，并校正参数，调整后的CCD工业显微镜把拍摄的画面信号通过A/D转换器给工控机，根据CCD工业显微镜的放大倍率计算出拍摄部位的实际尺寸，并把画面发送给数据采集器，数据采集器将数据传送给监控器，打开红外检测器，将拍摄信号经A/D转换器传给工控机，对拍摄信号进行处理，并发送给数据采集器；
[0020]S3、开始实验后
[0021]压力疲劳机开始工作，数据采集器开始采集压力疲劳机的施力大小和循环加压的次数等数据，并将采集到的数据发送给监控器，把采集到的数据实时显示并储存，当等效试样出现疲劳裂纹时，裂纹尖端的温度会高于附近部位的温度，红外检测器就能观察到温度场的变化，工控机根据拍摄的信号对裂纹深度方向的缺陷进行捕捉和计算，得到裂纹深度，把裂纹深度的数据传送给数据采集器，实时传送给监控器；同时裂纹的长度和宽度缺陷由CCD工业显微镜观察到，在工控机捕捉和计算后得到具体的缺陷数值，并把相关数据实时传送给数据采集器，将数据传送给监控器，将采集器采集能实时表达和储存获得到的数据，能够得到每个时间点疲劳裂纹深度、宽度和长度的尺寸，还有疲劳机的压力大小和循环次数等数据；
[0022]S4、试验结束后
[0023]控制工控机发送结束信号经D/A转换器发送给驱动器，控制红外检测器和CCD工业
显微镜停止工作，保存好数据采集器的相关数据，将采集保存的数据导入电脑中作后处理，关闭工控机，从疲劳机上取下试验装置。
[0024]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点为：
[0025](1)本专利技术采用橡胶代替水作为介质，发挥了橡胶材质易变形，且不易被压缩的性能，能很好的模拟水压在耐压壳表面形成均匀压强的效果，能较好通过等效试样模拟完整耐压壳在海洋环境下的受力状况；克服了水的流动性能强的属性，对装置的精密度要求不高，只需要满足过度配合，甚至达到间隙配合就能满足要求，解决了水压舱严格要求装置密封性的问题，使得装置制造简单，生产成本低；另外整个装置结构简单，安装容易，维护方便。
[0026](2)本专利技术采用等效试样代替完整试件，巧妙地利用回旋耐压壳是回转体的结构，只需要取其任意母线所在的等曲率、等厚度和恰当的宽度，就能制造出理想的等效式样，再通过装置的特性抵住式样的轴对称一侧，达到等效试样沿着对称轴对称受力的受力状态，模拟出完整耐压壳体的受力情况，整个专利技术装置，简化了水压实验舱的受力过程，节省了实验材料，降低了材料成本。
[0027](3)本专利技术是搭载疲劳压力机使用，相当于节省了使用水压试验舱实验另外所需专用本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种回旋耐压壳等效模拟试验装置，其特征在于：包括安装在压力疲劳机平台上的底座(1)，所述底座(1)上端面设有围壁结构，所述底座(1)对应围壁结构下端开设凹槽，所述凹槽上方设有等效试样(2)，所述等效试样(2)上方设有由压力疲劳机上作动头夹持的压盖(3)，所述压盖(3)下端与围壁结构内轮廓吻合，所述压盖(3)与等效试样(2)之间设有等效介质(4)，通过压盖(3)下端压于等效试样(2)，所述围壁结构的外侧对应等效试样(2)的位置设有红外检测器(5)，所述底座(1)的凹槽内设有激光测距仪(7)和CCD工业显微镜(8)；还包括A/D转换器(9)、工控机(10)、数据采集器(11)、D/A转换器(12)、监控器(13)及驱动器(14)，所述红外检测器(5)、激光测距仪(7)、CCD工业显微镜(8)分别与A/D转换器(9)连接，所述A/D转换器(9)与工控机(10)连接，所述工控机(10)、数据采集器(11)、D/A转换器(12)相连接，所述数据采集器(11)采集接口连接压力疲劳机，所述数据采集器(11)连接监控器(13)，所述D/A转换器(12)连接驱动器(14)，控制红外检测器(5)、激光测距仪(7)及CCD工业显微镜(8)。2.根据权利要求1所述的回旋耐压壳等效模拟试验装置，其特征在于：所述等效试样(2)为等效回旋耐压壳试件沿母线方向的剖切部件。3.根据权利要求1所述的回旋耐压壳等效模拟试验装置，其特征在于：所述等效介质为橡胶，其上、下端分别与压盖(3)下端、等效试样(2)上端吻合，四周与围壁结构内壁吻合。4.根据权利要求1所述的回旋耐压壳等效模拟试验装置，其特征在于：所述围壁结构为金属材质，所述红外检测器(5)通过强力磁铁(6)可移动的吸附于围壁结构外表面。5.根据权利要求1所述的回旋耐压壳等效模拟试验装置，其特征在于：所述等效式样(2)的曲率和厚度与实验所需回旋耐压壳的母线曲率和厚度相同，宽度和底座(1)围壁的内宽相等，轴线方向两端与底座(1)围壁的内长留有空隙，且超过凹槽。6.根据权利要求5所述的回旋耐压壳等效模拟试验装置，其特征在于：所述激光测距仪(7)和CCD工业显微镜(8)沿等效试样(2)的宽度方向对齐，位于同一高度。7.一种回旋耐压壳等效模拟试验方法，其特征在于：采用权利要求1所述的回旋耐压壳等效模拟试验装置，包括以下步骤：S1、准备...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱永梅，王浩，周程远，何夏磊，吕昊，张建，孙志莹，包俊杰，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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