一种圆筒式FPSO局部外弯曲构件的试验装置及方法

一种圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验装置及方法
技术领域
1.本发明涉及材料力学性能测试领域技术领域，特别是涉及一种圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验装置及方法。


背景技术：

2.浮式生产储卸油装置(fpso)是集原油生产、存储、外输等功能于一体的“海上原油加工厂”，是全球海洋油气开发的主流生产装置。圆筒式fpso是一种新型fpso结构，不需要转塔即能良好适应海洋的复杂服役条件，结构稳定，适应性好，但是目前对圆筒式fpso结构的研究比较缺乏。特别是圆筒式fpso的下浮体底端，由于排水量大、浸入深，受到较大的压力作用，对fpso下浮体底端的综合力学性能提出更高要求。因此，如何提供一种圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验装置及方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验装置及方法，通过对圆筒式fpso局部外弯曲构件施加复合载荷，以测试其力学性能。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.本发明公开了一种圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验装置，包括：
6.承载框架；
7.固定于所述承载框架上的第一加载油缸，所述第一加载油缸包括两个，两个所述第一加载油缸的活塞杆同轴且正对，以同时对所述圆筒式fpso局部外弯曲构件施加拉力或压力；
8.固定于所述承载框架上的第二加载油缸，所述第二加载油缸的活塞杆与所述第一加载油缸的活塞杆垂直，以对所述圆筒式fpso局部外弯曲构件施加轴向拉力或轴向压力；
9.力传感器，所述力传感器包括第一力传感器和第二力传感器；所述第一力传感器固定于所述第一加载油缸的活塞杆端部，用于传递所述第一加载油缸的活塞杆对所述圆筒式fpso局部外弯曲构件施加的拉力或压力；所述第二力传感器固定于所述第二加载油缸的活塞杆端部，用于传递所述第二加载油缸的活塞杆对所述圆筒式fpso局部外弯曲构件施加的拉力或压力；
10.位移传感器，所述位移传感器包括第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器；所述第一位移传感器和所述第二位移传感器分别用于测量两个所述第一加载油缸的活塞杆的位移，所述第三位移传感器用于测量所述第二加载油缸的活塞杆的位移；
11.数据接收器，所述数据接收器分别与所述力传感器、所述位移传感器电连接，以接收所述力传感器和所述位移传感器的测量数据。
12.优选地，还包括第一法兰和第二法兰；所述第一力传感器与所述第一法兰固定相连，所述第一法兰用于和所述圆筒式fpso局部外弯曲构件固定相连或抵接，以通过所述第一法兰对所述圆筒式fpso局部外弯曲构件施加拉力或压力；所述第二力传感器与所述第二
法兰固定相连，所述第二法兰用于和所述圆筒式fpso局部外弯曲构件固定相连或抵接，以通过所述第二法兰对所述圆筒式fpso局部外弯曲构件施加拉力或压力。
13.优选地，所述第一法兰对所述圆筒式fpso局部外弯曲构件施加拉力时，所述第一法兰通过第一紧固件与所述圆筒式fpso局部外弯曲构件固定相连；所述第二法兰对所述圆筒式fpso局部外弯曲构件施加拉力时，所述第二法兰通过第二紧固件与所述圆筒式fpso局部外弯曲构件固定相连。
14.优选地，所述第一法兰朝向所述圆筒式fpso局部外弯曲构件的一侧设有限位槽，所述圆筒式fpso局部外弯曲构件插入所述限位槽内。
15.优选地，还包括弯曲加载反力架，所述弯曲加载反力架固定在所述承载框架上，所述第二加载油缸固定在所述弯曲加载反力架上。
16.优选地，所述所述第二加载油缸与所述弯曲加载反力架通过紧固件固定相连，所述弯曲加载反力架与所述承载框架通过紧固件固定相连。
17.优选地，所述弯曲加载反力架为钢架。
18.优选地，所述承载框架内侧设有容置空间，所述容置空间用于放置所述圆筒式fpso局部外弯曲构件。
19.优选地，所述第一加载油缸的缸体位于所述承载框架外侧，所述承载框架上设有通孔，所述通孔供第一加载油缸的活塞杆穿过并与所述第一加载油缸的活塞杆滑动接触。
20.本发明还公开了一种圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验方法，使用上述的圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验装置，并包括如下步骤：
21.s1、通过第一加载油缸的活塞杆对圆筒式fpso局部外弯曲构件施加拉力或压力，同时，通过第二加载油缸的活塞杆对圆筒式fpso局部外弯曲构件施加拉力或压力；
22.s2、通过数据接收器对力传感器与位移传感器的测量数据进行收集。
23.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
24.本发明中第一加载油缸对圆筒式fpso局部外弯曲构件施加拉力或压力，使其产生沿第一加载油缸的活塞杆轴线方向的拉伸或压缩形变。同时，第二加载油缸对圆筒式fpso局部外弯曲构件施加拉力或压力，使其在垂直于第一加载油缸的活塞杆轴线方向的平面内产生弯曲形变。通过第一加载油缸和第二加载油缸的共同作用，可对圆筒式fpso局部外弯曲构件施加复合载荷，从而通过数据接收器得到圆筒式fpso局部外弯曲构件在复合载荷下的力学性能数据。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本实施例圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验装置的示意图；
27.附图标记说明：1-第一加载油缸；2-承载框架；3-弯曲加载反力架；4-第二加载油缸；5-第二法兰；6-圆筒式fpso局部外弯曲构件；7-第一法兰。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本发明的目的是提供一种圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验装置及方法，通过对圆筒式fpso局部外弯曲构件施加复合载荷，以测试其力学性能。
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本实施例所指的紧固件，可以是螺钉，也可以是螺栓螺母组件等其它类型的紧固件。本实施例所指的固定相连，除特殊说明外，既可以是螺纹连接等可拆卸式固定相连，也可以是焊接等不可拆卸式固定相连。
31.参照图1，本实施例提供一种圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验装置，包括承载框架2、第一加载油缸1、第二加载油缸4、力传感器、位移传感器和数据接收器。
32.其中，第一加载油缸1固定于承载框架2上，第一加载油缸1包括两个，两个第一加载油缸1的活塞杆同轴且正对，以同时对圆筒式fpso局部外弯曲构件6施加轴向拉力或轴向压力。此处的轴向是指fpso局部外弯曲构件6的轴向，也即圆筒式fpso的轴向。第二加载油缸4固定于承载框架2上，第二加载油缸4的活塞杆与第一加载油缸1的活塞杆垂直，以对圆筒式fpso局部外弯曲构件6施加拉力或压力。力传感器包括第一力传感器和第二力传感器。第一力传感器固定于第一加载油缸1的活塞杆端部，用于传递第一加载油缸1的活塞杆对圆筒式fpso局部外弯曲构件6施加的拉力或压力。第二力传感器固定于第二加载油缸4的活塞杆端部，用于传递第二加载油缸4的活塞杆对圆筒式fpso局部外弯曲构件6施加的拉力或压力。位移传感器包括第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器。第一位移传感器和第二位移传感器分别用于测量两个第一加载油缸1的活塞杆的位移，第三位移传感器用于测量第二加载油缸4的活塞杆的位移。数据接收器分别与力传感器、位移传感器电连接，以接收力传感器和位移传感器的测量数据。
33.该圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验装置的工作原理如下：第一加载油缸1对圆筒式fpso局部外弯曲构件6施加拉力或压力，使其产生沿第一加载油缸1的活塞杆轴线方向的拉伸或压缩形变。同时，第二加载油缸4对圆筒式fpso局部外弯曲构件6施加拉力或压力，使其在垂直于第一加载油缸1的活塞杆轴线方向的平面内(第二加载油缸4的活塞杆轴线所在平面)产生弯曲形变。通过第一加载油缸1和第二加载油缸4的共同作用，可对圆筒式fpso局部外弯曲构件6施加复合载荷，从而通过数据接收器得到圆筒式fpso局部外弯曲构件6在复合载荷下的力学性能数据。
34.作为一种可能的示例，圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验装置还包括第一法兰7和第二法兰5。第一力传感器与第一法兰7固定相连，第一法兰7用于和圆筒式fpso局部外弯曲构件6固定相连或抵接，以通过第一法兰7对圆筒式fpso局部外弯曲构件6施加拉力或压力。第二力传感器与第二法兰5固定相连，第二法兰5用于和圆筒式fpso局部外弯曲构件6固定相连或抵接，以通过第二法兰5对圆筒式fpso局部外弯曲构件6施加拉力或压力。需要说明的是，当对圆筒式fpso局部外弯曲构件6施加压力时，第一法兰7和第二法兰5可以与圆筒式fpso局部外弯曲构件6抵接，也可以与圆筒式fpso局部外弯曲构件6固定相连。当对圆筒
式fpso局部外弯曲构件6施加拉力时，第一法兰7和第二法兰5必须与圆筒式fpso局部外弯曲构件6固定相连。
35.作为一种可能的示例，第一法兰7对圆筒式fpso局部外弯曲构件6施加拉力时，第一法兰7通过第一紧固件与圆筒式fpso局部外弯曲构件6固定相连。第二法兰5对圆筒式fpso局部外弯曲构件6施加拉力时，第二法兰5通过第二紧固件与圆筒式fpso局部外弯曲构件6固定相连。
36.作为一种可能的示例，第一法兰7朝向圆筒式fpso局部外弯曲构件6的一侧设有限位槽，圆筒式fpso局部外弯曲构件6插入限位槽内。限位槽可避免圆筒式fpso局部外弯曲构件6与第一法兰7相对滑动，从而提高安全性。
37.作为一种可能的示例，圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验装置还包括弯曲加载反力架3，弯曲加载反力架3固定在承载框架2上，第二加载油缸4固定在弯曲加载反力架3上。弯曲加载反力架3可以是焊接而成的钢架，也可以是其它材质，只要能够承受相应的载荷即可。
38.作为一种可能的示例，第二加载油缸4与弯曲加载反力架3通过紧固件固定相连，弯曲加载反力架3与承载框架2通过紧固件固定相连。
39.作为一种可能的示例，承载框架2内侧设有容置空间，容置空间用于放置圆筒式fpso局部外弯曲构件6。然而，实际实施方式不限于此。例如，圆筒式fpso局部外弯曲构件6也可设置于承载框架2的上侧。
40.作为一种可能的示例，第一加载油缸1的缸体位于承载框架2外侧，承载框架2上设有通孔，通孔供第一加载油缸1的活塞杆穿过并与第一加载油缸1的活塞杆滑动接触。通过通孔对第一加载油缸1的活塞杆进行侧向支撑，避免第一加载油缸1的活塞杆折断。
41.本实施例还提供一种圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验方法，使用上述的圆筒式fpso局部外弯曲构件的试验装置，并包括如下步骤：
42.s1、通过第一加载油缸1的活塞杆对圆筒式fpso局部外弯曲构件6施加拉力或压力，同时，通过第二加载油缸4的活塞杆对圆筒式fpso局部外弯曲构件6施加拉力或压力。
43.s2、通过数据接收器对力传感器与位移传感器的测量数据进行收集。
44.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。