一種頻率可調式管道彎頭強度與疲勞考核試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種頻率可調式管道彎頭強度與疲勞考核試驗裝置，包括彎頭管件、安裝支撐架以及配重塊，所述配重塊套在彎頭管件的外壁上，且配重塊設置在安裝支撐架的上方，彎頭管件遠離配重塊的一端與安裝支撐架固定。本試驗裝置試驗結果準確，通過彎頭沖擊振動與疲勞考核試驗裝置開展的極限抗震承載能力試驗研究，獲得了標準彎頭結構在極限振動載荷下的應力強度和破壞機理，對全面分析研究彎頭結構低周疲勞性能和破壞機理具有重要意義，為不同尺寸的彎頭結構極限承載能力試驗提供了設計思路。
【專利說明】
一種頻率可調式管道彎頭強度與疲勞考核試驗裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于一種針對核動力管道彎頭在沖擊、振動載荷下的強度和疲勞考核而設計的試驗裝置，具體涉及一種頻率可調式管道彎頭強度與疲勞考核試驗裝置。
【背景技術】
[0002]核動力管道系統(tǒng)在運行期間會受到多種載荷的影響，而其中對管道系統(tǒng)完整性影響最大的載荷主要是沖擊或地震。無論是軍用艦船管道系統(tǒng)的抗沖擊設計，還是民用核電站管道系統(tǒng)的抗震設計都顯得極為重要。目前，由于現有的沖擊評定準則太嚴格，艦船核動力管道系統(tǒng)的抗沖擊要求對艦船核動力管道系統(tǒng)的設計提出了很苛刻的要求。
[0003]但是目前對沖擊載荷、沖擊理論和結構抗沖擊能力的認識還不夠，導致艦船核動力管道系統(tǒng)設計非常困難甚至無法設計，采用了大量的阻尼器，延長了設計建造周期，提高了建造費用；同樣，對于偶發(fā)性的地震載荷過分保守的處理導致核電站管道系統(tǒng)使用大量的阻尼器、支吊架而使管道系統(tǒng)過剛，使得核電廠的制造、安裝、在役檢查及維修等費用高，維護人員受到的輻照劑量大。
[0004]管道系統(tǒng)中彎頭結構至關重要，彎頭為管道系統(tǒng)的頻率特性、柔性設計和熱膨脹應力的釋放等均起到關鍵作用，為了研究現行核動力管道的彎頭結構在極限沖擊與振動載荷作用下的應力強度和低周疲勞特性，需要設計彎頭試驗裝置開展研究工作。而在現有技術中，沒有專門對管道強度和疲勞進行考核實驗裝置。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是現有在對核動力管系彎頭的應力強度與疲勞分析的存在保守性，核動力管系的設計難度大，目的在于提供一種頻率可調式管道彎頭強度與疲勞考核試驗裝置，該試驗裝置能夠對頻率進行調整，能夠對管道彎頭結構在沖擊與振動載荷下的強度與疲勞考核進行試驗，試驗結果準確，以解決核動力管系彎頭應力強度與疲勞分析的保守性，降低核動力管系的設計難度。
[0006]本實用新型通過下述技術方案實現:
[0007]—種頻率可調式管道彎頭強度與疲勞考核試驗裝置，包括彎頭管件、安裝支撐架以及若干塊配重塊，所述配重塊套在彎頭管件的外壁上，且配重塊設置在安裝支撐架的上方，彎頭管件遠離配重塊的一端與安裝支撐架固定。本方案合理設計管道尺寸與配重質量，保證試驗模型應力響應盡可能最大，達到極限承載試驗研究的目的。設計便于調節(jié)的支撐結構連接約束方式，能調節(jié)一定量的管道加工偏差;然后分析計算確定彎頭試驗裝置的結構頻率，使得該模型的基頻區(qū)間在1Hz?20Hz。以解決核動力管系彎頭應力強度與疲勞分析的保守性，降低核動力管系的設計難度。本裝置具有易加工、易裝配，管道內部加壓和保壓方便等特點?？捎糜趬毫εc沖擊等載荷同時作用下的管道彎頭結構強度與疲勞考核。
[0008]彎頭管件主要由直管、彎頭、安裝法蘭板和配重法蘭板構成，直管包括水平直管和垂直直管，垂直直管設置在水平直管的上方，彎頭設置在水平直管和垂直直管之間，并且彎頭的端頭分別與水平直管和垂直直管連接，在垂直直管的頂端安裝有堵頭，配重法蘭板套在垂直直管的外壁上，配重塊套在垂直直管的外壁上，且配重塊設置在配重法蘭板上方并與配重法蘭板接觸，安裝法蘭板套在水平直管上，且安裝法蘭板與安裝支撐架固定;安裝支撐架主要由底板、側板和立板構成，側板和立板均垂直固定在底板的頂面上，立板設置在側板之間并且與側板垂直固定，安裝法蘭板設置在底板、側板和立板形成的區(qū)域之間并且與立板固定;立板上設置有通孔，水平直管遠離彎頭的一端設置在通孔中。試驗裝置管道上部的配重采用多個圓形配重塊，通過螺栓連接，針對不同的試驗要求，可以布置不同數量的配重塊，操作簡單方便，能夠做到對彎頭結構頻率的任意調節(jié)。為了保證結構頻率特性和應力強度的要求，經過反復計算，試驗裝置各部件的基本尺寸如下:
[0009 ] 1、底板尺寸為47 Ctam X 490mm X 40謹的鋼板，立板尺寸為400mm X 460謹X 30謹的鋼板，底板上用12t電磁振動臺面螺栓配合開孔，立板與彎頭試驗件的安裝法蘭板配合開孔；
[0010]2、管道尺寸為Φ60 X 4，水平直管長為200mm，垂直直管段長為600mm，彎頭曲率半徑為57mm。
[0011]本實用新型與現有技術相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果:本試驗裝置試驗結果準確，通過彎頭沖擊振動與疲勞考核試驗裝置開展的極限抗震承載能力試驗研究，獲得了標準彎頭結構在極限振動載荷下的應力強度和破壞機理，對全面分析研究彎頭結構低周疲勞性能和破壞機理具有重要意義，為不同尺寸的彎頭結構極限承載能力試驗提供了設計思路。
【附圖說明】
[0012]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本實用新型實施例的限定。在附圖中:
[0013]圖1為本實用新型結構不意圖；
[0014]圖2為彎頭管件的結構示意圖；
[0015]圖3為安裝支撐架的結構示意圖。
[0016]附圖中標記及對應的零部件名稱:
[0017]1-配重塊，2-彎頭管件，201-堵頭，202-配重法蘭板，203-垂直直管，204-彎頭，205-水平直管，206-安裝法蘭板，3-安裝支撐架，301-側板，302-立板，303-底板，304-通孔。
【具體實施方式】
[0018]為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，本實用新型的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本實用新型，并不作為對本實用新型的限定。
[0019]實施例:
[0020]如圖1、圖2和圖3所示，一種頻率可調式管道彎頭強度與疲勞考核試驗裝置，包括彎頭管件2、安裝支撐架3以及配重塊I，配重塊I數量有多塊，便于對彎頭頻率調整，而配重法蘭板202是焊接在垂直直管203上作為支撐配重塊I，垂直直管203與水平直管205垂直設置，在垂直直管203的頂端和水平直管205遠離彎頭的一端均安裝有堵頭201，垂直直管203與鉛垂線平行設置，水平直管205與水平面平行設置，側板301和立板302均垂直固定在底板303的頂面上，立板302設置在側板301之間并且與側板301垂直固定，安裝法蘭板206設置在底板303、側板301和立板302形成的區(qū)域之間并且與立板302固定，底板303、側板301和立板302焊接為整體結構，用于對試驗時進行支撐，立板302上設置的通孔304是便于水平直管205插入。將本試驗裝置安裝好后，核動力管道彎頭沖擊振動與疲勞考核試驗裝置的設計是通過有限元分析與結構設計交互的方法完成的。
[0021](I)根據項目的研究目的和當前核動力管系中彎頭的柔性因子等參數，并考慮試驗臺架的安裝重量、空間限制和臺面尺寸接口尺寸，確定彎頭考核試驗裝置的初步形式；
[0022](2)然后采用ANSYS程序作為分析工具，經過反復計算，確定支承結構的幾何尺寸；
[0023](3)待試驗裝置加工完成、裝配測試后，若測試頻率不滿足要求，則通過加減頂部配重調節(jié)結構的頻率特性；
[0024](4)將管件下端的堵頭開孔與打壓栗連接，待水注滿后，密封管件上端的堵頭開孔，打壓到20MPa，測試管件的焊縫質量和堵頭的密封性能。
[0025]通過本試驗裝置，最終得到準確的試驗數據，通過彎頭沖擊振動與疲勞考核試驗裝置開展的極限抗震承載能力試驗研究，獲得了標準彎頭結構在極限振動載荷下的應力強度和破壞機理，對全面分析研究彎頭結構低周疲勞性能和破壞機理具有重要意義，為不同尺寸的彎頭結構極限承載能力試驗提供了設計思路。
[0026]以上所述的【具體實施方式】，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種頻率可調式管道彎頭強度與疲勞考核試驗裝置，其特征在于，包括彎頭管件(2)、安裝支撐架(3)以及配重塊(I)，所述配重塊(I)套在彎頭管件(2)的外壁上，且配重塊(I)設置在安裝支撐架(3)的上方，彎頭管件(2)遠離配重塊(I)的一端與安裝支撐架(3)固定。2.根據權利要求1所述的一種頻率可調式管道彎頭強度與疲勞考核試驗裝置，其特征在于，所述彎頭管件(2)主要由直管、彎頭(204)、安裝法蘭板(206)和配重法蘭板(202)構成，直管包括水平直管(205)和垂直直管(203)，垂直直管(203)設置在水平直管(205)的上方，彎頭(204)設置在水平直管(205)和垂直直管(203)之間，并且彎頭(204)的端頭分別與水平直管(205)和垂直直管(203)連接，在垂直直管(203)的頂端安裝有堵頭(201)，配重法蘭板(202)套在垂直直管(203)的外壁上，配重塊(I)套在垂直直管(203)的外壁上，且配重塊(I)設置在配重法蘭板(202)上方并與配重法蘭板(202)接觸，安裝法蘭板(206)套在水平直管(205)上，且安裝法蘭板(206)與安裝支撐架(3)固定。3.根據權利要求2所述的一種頻率可調式管道彎頭強度與疲勞考核試驗裝置，其特征在于，所述安裝支撐架(3)主要由底板(303)、側板(301)和立板(302)構成，側板(301)和立板(302)均垂直固定在底板(303)的頂面上，立板(302)設置在側板(301)之間并且與側板(301)垂直固定，安裝法蘭板(206)設置在底板(303)、側板(301)和立板(302)形成的區(qū)域之間并且與立板(302)固定。4.根據權利要求3所述的一種頻率可調式管道彎頭強度與疲勞考核試驗裝置，其特征在于，所述立板(302)上設置有通孔(304)，水平直管(205)遠離彎頭(204)的一端設置在通孔(304)中。
【文檔編號】G01M13/00GK205679388SQ201620588231
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月17日 公開號201620588231.3, CN 201620588231, CN 205679388 U, CN 205679388U, CN-U-205679388, CN201620588231, CN201620588231.3, CN205679388 U, CN205679388U
【發(fā)明人】張世偉, 陳學德, 沈雙全, 劉梓才, 林松, 張鯤, 劉天彥, 孫磊, 李錫華, 李朋洲
【申請人】中國核動力研究設計院