專利名稱：一種機械復合管結合強度的評價方法
技術領域：
本發(fā)明屬于機械性能檢測技術領域，具體涉及一種機械復合管結合強度的評價方法。
背景技術：
機械復合管是利用襯管與基管的相對變形使得襯管與基管相互結合，襯管和基管之間沒有形成冶金結合界面，襯管和基管的結合主要靠基管和襯管之間的徑向殘余應力來維持，因此，結合強度的好壞直接決定了機械復合管的使用環(huán)境。目前用于評估機械復合管的結合強度的指標有軸向剪切分離強度和徑向夾持力。 其中，軸向剪切分離強度，是指在外載作用下使得基管和襯管發(fā)生相對滑動時軸向方向界面剪應力的大??；徑向夾持應力是指基管和襯管復合后，作用在內襯管外表面的徑向殘余壓應力。就以上兩個指標的評價方法而言，目前國內外均采用破壞性抽檢的辦法，破壞檢測的手段主要有兩種一種是殘余應力釋放法來測徑向夾持力，另一種是軸向壓縮或軸向拉伸法來測軸向剪切強度。殘余應力釋放法是通過測量復合管去掉基管前后襯管軸向和環(huán)向應變的變化來計算復合管環(huán)向殘余應力的一種方法。軸向拉伸或壓縮法是通過拉伸或壓縮基管和襯管，使得其產生相對滑動時測得最大軸向切應力的一種方法。上述兩種檢測方法存在著三個弊端其一，屬于破壞性檢驗，檢驗成本高；其二， 檢測方法繁瑣，檢測速度慢，采用殘余應力和軸向拉伸或壓縮法檢驗一根復合管結合強度高低時一般需要兩三天的時間；其三，只能在復合管的兩個端頭進行取樣，檢測誤差大，測試結果可信度低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種機械復合管結合強度的評價方法，解決了現有方法需進行破壞性檢測，且檢測誤差大、成本高、效率低及無法在線檢測的問題。本發(fā)明所采用的技術方案是，一種機械復合管結合強度的評價方法，包括以下步驟步驟1、選定結合強度符合評價要求，且與待測機械復合管相同材質和規(guī)格的標準件機械復合管；步驟2、以一定方式對步驟1得到的標準件機械復合管施加激振，記錄激振力信號，實時采集該標準件機械復合管特定點的加速度信號，對得到的信號進行分析處理，獲得標準件機械復合管的模態(tài)參數值；步驟3、以與步驟2相同的方式，對待測機械復合管施加相同激振，并實時采集該測機械復合管對應點的加速度信號，對得到的信號進行分析處理，獲得該待測機械復合管的相同模態(tài)參數值； 步驟4、將步驟3獲得的待測機械復合管的模態(tài)參數值與步驟2獲得的標準件機械復合管的模態(tài)參數值進行對比，根據對比結果，判斷該待測機械復合管結合強度是否合格。其中，步驟1中，標準件機械復合管的具體選定方法為步驟1. 1、將與待測復合管的等材質、等外徑、等壁厚和等長度的基管和襯管同軸裝配，得到標準化處理前的機械復合管；步驟1.2、標準化處理步驟1.2. 1、初次加載將步驟1. 1得到的復合管的兩端部安裝密封裝置，在基管外部正上方的中點位置上貼軸向應變片和環(huán)向應變片；向襯管內腔注水，注水速度為襯管內的靜水壓力每分鐘增加0. 01 士0. 005Mpa，動
態(tài)采集并記錄基管環(huán)向應變ε e和軸向應變ε ζ ；根據得到的環(huán)向應變ε θ和軸向應變計算基管內表面實時環(huán)向應力《 "當滿足 oe^o 時停止注水并去水卸載，很據卸載后的基管環(huán)向應變ε ‘ 0和軸向應變ε ‘ ζ 計算得到環(huán)向殘余應力ο ‘”當滿足σ 0 彡ο ‘ e ^ 1.5σ θ 時得到標準化處理后的機械復合管，其中，σ e 為預定的最小環(huán)向應力值，否則，轉入步驟1. 2. 2 ；步驟1.2. 2、重復加載再次向襯管內腔注水，注水速度為襯管內的靜水壓力每分鐘增加 0. 01 士0. 005Mpa，注水一分鐘后，去水卸載，采集卸載后的基管環(huán)向應變ε ‘ θ和軸向應變 ε ‘ ζ計算得到環(huán)向殘余應力O ‘”當滿足σ 0 彡O ‘ e ^ 1.5σ θ 時得到標準化處理后的機械復合管，否則重復本步驟直至滿足σ 0 σ ‘ e ^ I- 5 σ θ ；步驟1· 2.3、將得到的標準后處理后的機械復合管的兩端部的密封裝置拆卸，得到標準件機械
復合管。進一步地，模態(tài)參數為固有頻率ω，步驟2的具體方法為將步驟1得到的長度為 1的標準件機械復合管水平放置在兩個V型槽上，調整該兩個V型槽的位置，使兩個V型槽支撐部的外側端面與復合管的兩個外端面豎直對齊；在基管外部正上方的中點位置上布設加速度傳感器，通過激振裝置在基管上施加激振，激蕩施加位置與該加速度傳感器的水平距離在1/10到71/10的范圍內，將加速度傳感器和激振施加裝置均通過動態(tài)信號采集儀與計算機相連接，計算機將動態(tài)信號采集儀采集到的實時加速度信號和激振力信號進行頻響分析，通過模態(tài)參數識別得到該標準件機械復合管的固有頻率；步驟3中，采取與步驟2相同的方法，獲得該待測機械復合管的固有頻率ω胃·；步驟4中，將步驟3獲得的待測機械復合管的固有頻率ω 與步驟2獲得的標準件機械復合管的固有頻率ω 進行對比，當ω·,》ω 時，待測機械復合管結合強度合格，否則，認為待測機械復合管結合強度不合格。進一步地，模態(tài)參數為阻尼ξ，步驟2的具體方法為將步驟1得到的長度為1的標準件機械復合管水平放置在兩個V型槽上，調整該兩個V型槽的位置，使兩個V型槽支撐部的外側端面與復合管的兩個外端面豎直對齊；在基管外部正上方的中點位置上布設加速度傳感器，通過激振裝置在基管上施加激振，激蕩施加位置與該加速度傳感器的水平距離在1/10到71/10的范圍內，將加速度傳感器和激振施加裝置均通過動態(tài)信號采集儀與計算機相連接，計算機將動態(tài)信號采集儀采集到的實時加速度信號和激振力信號進行頻響分析，通過模態(tài)參數識別得到該標準件機械復合管的阻尼ξ標準；步驟3中，采取與步驟2相同的方法，最終獲得該待測機械復合管的阻尼ξ ；步驟4中，將步驟3獲得的待測機械復合管的阻尼ξ與步驟2獲得的標準件機械復合管的阻尼ξ 進行對比，當ξ ξ 時，待測機械復合管結合強度合格，否則，認為待測機械復合管結合強度不合格。進一步地，模態(tài)參數為傳遞率η，步驟2的具體方法為將步驟1得到的長度為1 的標準件機械復合管水平放置在兩個V型槽上，調整該兩個V型槽的位置，使兩個V型槽支撐部的外側端面與復合管的兩個外端面豎直對齊；在襯管內部正上方管口位置A點布設一號加速度傳感器，在基管外部正上方的中點位置B點布設二號加速度傳感器，通過激振裝置在基管上施加激振，將兩個加速度傳感器和激振施加裝置均通過動態(tài)信號采集儀與計算機相連接，計算機將對得到的信號進行處理分析，得到A點的時域信號a(t)和B點的時域信號b(t)，經過傅里葉變換后分別得到 A (t)和B (t)，將A (t)除以B (t)，得到A點加速度相對于B點加速度的傳遞率η 0彡n
標準< 1 ；步驟3中，采取與步驟2相同的方法，獲得該待測機械復合管的傳遞率η ；步驟4中，將步驟3獲得的待測機械復合管的傳遞率η 與步驟2獲得的標準件機械復合管的傳遞率進行對比，當n·,》時，待測機械復合管結合強度合格，否貝U，認為待測機械復合管結合強度不合格。本發(fā)明方法的有益效果是1、通過對選定的標準件機械復合管和待測機械復合管分別施加激振，獲得模態(tài)參數，并通過模態(tài)參數對比的方法，來實現檢測評價待測機械復合管的結合強度是否復合標準，其不需要破壞管道，降低了檢驗成本。2、本發(fā)明方法選定標準件機械復合管的方法簡單，科學合理，經大量實驗證明，其作為評價標準的檢測誤差小，結果可靠。3、本發(fā)明方法簡單易行，檢測效率高，測試一根復合管僅需要不到一分鐘的時間， 因此能實現對復合管結合強度的在線實時檢測；且相對于抽檢能夠降低檢測誤差，與現有殘余應力和軸向拉伸或壓縮法相比，具有檢測精度高的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明方法中的機械復合管的結構示意圖；圖2是本發(fā)明方法中機械復合管橫向振動的兩自由度振動模型示意圖；圖3是本發(fā)明方法中對機械復合管進行振動測試示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。如圖1所示，機械復合管1由基管2和位于基管2內的襯管3組成。實施例1
機械復合管結合強度的評價方法，包括以下步驟步驟1、選定結合強度符合評價要求，且與待測機械復合管相同材質和規(guī)格的標準件機械復合管，即所選定的標準件機械復合管待測復合管等材質、等外徑、等壁厚和等長度。標準件機械復合管的具體選定方法為步驟1. 1、將與待測復合管的等材質、等外徑、等壁厚和等長度的基管和襯管同軸裝配，得到標準化處理前的機械復合管；步驟1. 2、標準化處理步驟1.2.1、初次加載將步驟1. 1得到的復合管的兩端部安裝密封裝置，在基管外部正上方的中點位置上貼軸向應變片和環(huán)向應變片；向襯管內腔注水，使得襯管發(fā)生彈塑性變形基管發(fā)生彈性變形，注水速度為襯管內的靜水壓力每分鐘增加0.01 士0.005Mpa，每間隔一分鐘采集并記錄基管環(huán)向應變ε 0和軸向應變εζ ；根據公式
權利要求
1.一種機械復合管結合強度的評價方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、選定結合強度符合評價要求，且與待測機械復合管相同材質和規(guī)格的標準件機械復合管；步驟2、以一定方式對步驟1得到的標準件機械復合管施加激振，記錄激振力信號，實時采集該標準件機械復合管特定點的加速度信號，對得到的信號進行分析處理，獲得標準件機械復合管的模態(tài)參數值；步驟3、以與步驟2相同的方式，對待測機械復合管施加相同激振，并實時采集該測機械復合管對應點的加速度信號，對得到的信號進行分析處理，獲得該待測機械復合管的相同模態(tài)參數值；步驟4、將步驟3獲得的待測機械復合管的模態(tài)參數值與步驟2獲得的標準件機械復合管的模態(tài)參數值進行對比，根據對比結果，判斷該待測機械復合管結合強度是否合格。
2.按照權利要求1所述的機械復合管結合強度的評價方法，其特征在于，步驟1中，標準件機械復合管的具體選定方法為步驟1. 1、將與待測復合管的等材質、等外徑、等壁厚和等長度的基管和襯管同軸裝配， 得到標準化處理前的機械復合管；步驟1. 2、標準化處理步驟1.2. 1、初次加載將步驟1. 1得到的復合管的兩端部安裝密封裝置，在基管外部正上方的中點位置上貼軸向應變片和環(huán)向應變片；向襯管內腔注水，注水速度為襯管內的靜水壓力每分鐘增加0.01 士0. 005Mpa，動態(tài)采集并記錄基管環(huán)向應變ε θ和軸向應變ε ζ ；根據得到的環(huán)向應變ε 0和軸向應變計算基管內表面實時環(huán)向應力σ0，當滿足 oe^o 時停止注水并去水卸載，很據卸載后的基管環(huán)向應變ε ‘ 0和軸向應變ε ‘ ζ 計算得到環(huán)向殘余應力ο ‘ 0，當滿足σ 0 彡ο ‘ e ^ 1.5σ θ 時得到標準化處理后的機械復合管，其中，σ 為通過客戶或標準給定的結合強度指標計算得來的環(huán)向應力指標，否則，轉入步驟1.2. 2;步驟1.2. 2、重復加載再次向襯管內腔注水，注水速度為襯管內的靜水壓力每分鐘增加0.01 士0. 005Mpa，注水一分鐘后，去水卸載，采集卸載后的基管環(huán)向應變ε ‘ e和軸向應變ε ‘ ζ計算得到環(huán)向殘余應力σ ‘ θ,當滿足ο 彡ο ‘ θ ^ 1.5σ θ 時得到標準化處理后的機械復合管，否則重復本步驟直至滿足σ 0 彡σ ‘ e ^ I- 5 σ θ ；步驟1. 2. 3、將得到的標準后處理后的機械復合管的兩端部的密封裝置拆卸，得到標準件機械復合管。
3.按照權利要求1或2所述的機械復合管結合強度的評價方法，其特征在于，所述模態(tài)參數為固有頻率《，步驟2的具體方法為將步驟1得到的長度為1的標準件機械復合管水平放置在兩個 V型槽上，調整該兩個V型槽的位置，使兩個V型槽支撐部的外側端面與復合管的兩個外端面豎直對齊；在基管外部正上方的中點位置上布設加速度傳感器，通過激振裝置在基管上施加激振，激蕩施加位置與該加速度傳感器的水平距離在1/10到71/10的范圍內，將加速度傳感器和激振施加裝置均通過動態(tài)信號采集儀與計算機相連接，計算機將動態(tài)信號采集儀采集到的實時加速度信號和激振力信號進行頻響分析，通過模態(tài)參數識別得到該標準件機械復合管的固有頻率；步驟3中，采取與步驟2相同的方法，獲得該待測機械復合管的固有頻率ω ；步驟4中，將步驟3獲得的待測機械復合管的固有頻率ω 與步驟2獲得的標準件機械復合管的固有頻率ω 進行對比，當ω ω 時，待測機械復合管結合強度合格，否貝U，認為待測機械復合管結合強度不合格。
4.按照權利要求1或2所述的機械復合管結合強度的評價方法，其特征在于，所述模態(tài)參數為阻尼ξ，步驟2的具體方法為將步驟1得到的長度為1的標準件機械復合管水平放置在兩個 V型槽上，調整該兩個V型槽的位置，使兩個V型槽支撐部的外側端面與復合管的兩個外端面豎直對齊；在基管外部正上方的中點位置上布設加速度傳感器，通過激振裝置在基管上施加激振，激蕩施加位置與該加速度傳感器的水平距離在1/10到71/10的范圍內，將加速度傳感器和激振施加裝置均通過動態(tài)信號采集儀與計算機相連接，計算機將動態(tài)信號采集儀采集到的實時加速度信號和激振力信號進行頻響分析，通過模態(tài)參數識別得到該標準件機械復合管的阻尼ξ標準；步驟3中，采取與步驟2相同的方法，最終獲得該待測機械復合管的阻尼ξ ；步驟4中，將步驟3獲得的待測機械復合管的阻尼ξ與步驟2獲得的標準件機械復合管的阻尼ξ 進行對比，當ξ ξ ^時，待測機械復合管結合強度合格，否則，認為待測機械復合管結合強度不合格。
5.按照權利要求1或2所述的機械復合管結合強度的評價方法，其特征在于，所述模態(tài)參數為傳遞率n，步驟2的具體方法為將步驟ι得到的長度為ι的標準件機械復合管水平放置在兩個 ν型槽上，調整該兩個ν型槽的位置，使兩個ν型槽支撐部的外側端面與復合管的兩個外端面豎直對齊；在襯管內部正上方管口位置A點布設一號加速度傳感器，在基管外部正上方的中點位置B點布設二號加速度傳感器，通過激振裝置在基管上施加激振，將兩個加速度傳感器和激振施加裝置均通過動態(tài)信號采集儀與計算機相連接，計算機將對得到的信號進行處理分析，得到A點的時域信號a (t)和B點的時域信號b⑴，經過傅里葉變換后分別得到A⑴和 B (t)，將A (t)除以B (t)，得到A點加速度相對于B點加速度的傳遞率η ，0彡n 1 ；步驟3中，采取與步驟2相同的方法，獲得該待測機械復合管的傳遞率η ；步驟4中，將步驟3獲得的待測機械復合管的傳遞率η 與步驟2獲得的標準件機械復合管的傳遞率進行對比，當n·,》！!《^時，待測機械復合管結合強度合格，否則， 認為待測機械復合管結合強度不合格。
全文摘要
本發(fā)明公開一種機械復合管結合強度的評價方法，包括以下步驟選定標準件機械復合管；以一定方式對標準件機械復合管施加激振，記錄激振力信號，實時采集加速度信號，進行分析處理后，獲得標準件機械復合管的模態(tài)參數值；以相同方式，對待測機械復合管施加相同激振，并實時采集對應點的加速度信號，進行分析處理后，獲得該待測機械復合管的相同模態(tài)參數值；將兩個模態(tài)參數值進行對比，根據對比結果，判斷該待測機械復合管結合強度是否合格。本發(fā)明解決了現有方法需進行破壞性檢測，且檢測誤差大、成本高、效率低及無法在線檢測的問題。
文檔編號G01N29/09GK102507742SQ20111036783
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權日2011年11月18日
發(fā)明者張燕飛, 王小艷, 王永芳, 郭崇曉, 魏帆 申請人:西安向陽航天材料股份有限公司