1.一種海洋工程柔順性管纜拉彎組合實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于:包括固定轉(zhuǎn)動(dòng)接頭、四點(diǎn)彎曲桁架裝置和軸向拉伸裝置,
所述四點(diǎn)彎曲桁架裝置包括作動(dòng)器Ⅰ、連接架、四邊形框架Ⅰ和四邊形框架Ⅱ,所述連接架呈四棱錐狀且所述連接架的底面呈矩形,所述連接架的頂點(diǎn)在所述連接架的底面上的正投影與所述連接架的底面的中心重合,所述連接架的底面的四個(gè)頂點(diǎn)分別設(shè)有與所述連接架的軸線所在直線平行的螺紋桿,所述四邊形框架Ⅰ的頂點(diǎn)分別通過所述螺紋桿與所述連接架固定連接,所述四邊形框架Ⅱ的頂點(diǎn)分別通過所述螺紋桿與所述連接架可滑動(dòng)連接,所述四邊形框架Ⅱ的遠(yuǎn)離所述四邊形框架Ⅰ的一側(cè)設(shè)有與所述螺紋桿相匹配的螺母,所述連接架的頂點(diǎn)設(shè)有所述作動(dòng)器Ⅰ的輸出端,且所述作動(dòng)器Ⅰ的輸出方向與所述連接架的軸線位于同一直線上,
所述軸向拉伸裝置包括與所述固定轉(zhuǎn)動(dòng)接頭相對設(shè)置的可移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭,固定軌道板和作動(dòng)器Ⅱ,所述固定轉(zhuǎn)動(dòng)接頭與所述可移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的連線垂直于所述連接架的軸線所在直線,
所述四邊形框架Ⅰ和所述四邊形框架Ⅱ沿所述連線方向排列的支桿上均設(shè)有凹面輥,
所述四邊形框架Ⅰ和所述四邊形框架Ⅱ均與所述連接架的底面平行,
所述固定轉(zhuǎn)動(dòng)接頭和所述可移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的接頭旋轉(zhuǎn)平面位于同一平面內(nèi),且所述連接架的軸線所在直線位于所述平面內(nèi),
所述固定軌道板設(shè)有兩個(gè)使所述可移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭沿所述連線方向滑動(dòng)的導(dǎo)向孔,所述可移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭通過連接柱與所述導(dǎo)向孔連接,所述可移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭遠(yuǎn)離所述固定轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的一側(cè)與所述作動(dòng)器Ⅱ的輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋工程柔順性管纜拉彎組合實(shí)驗(yàn)裝置,其特征在于:所述凹面輥的凹面呈圓弧形,且曲率半徑為500mm。
3.一種海洋工程柔順性管纜拉彎組合實(shí)驗(yàn)方法,其特征在于具有如下步驟:
S1、設(shè)計(jì)如權(quán)利要求1或2所述的實(shí)驗(yàn)裝置;
S2、將管纜的一端通過管纜接頭與所述固定轉(zhuǎn)動(dòng)接頭連接,管纜的另一端從所述四邊形框架Ⅰ和所述四邊形框架Ⅱ穿過,并通過管纜接頭與所述可移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭連接;
S3、調(diào)整所述可移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭的位置,使得管纜的軸線與所述連線重合,調(diào)整四點(diǎn)彎曲桁架裝置位于管纜的中間段,根據(jù)管纜的直徑調(diào)整所述螺母位置,保證所述作動(dòng)器Ⅰ能夠穩(wěn)定加載;
S4、在管纜的純彎曲段的圓周方向均勻開設(shè)八個(gè)容納應(yīng)變片的開口Ⅰ,在所述純彎曲段的中間位置向兩側(cè)沿管纜母線方向開設(shè)多個(gè)容納應(yīng)變片的開口Ⅱ,且越靠近中間位置所述開口Ⅱ越密集,通過膠水將應(yīng)變片粘結(jié)于管纜內(nèi)部的鎧裝鋼絲上,同時(shí)用膠帶將連接于應(yīng)變片的排線一端固定于管纜上,所述排線另一端與采集系統(tǒng)連接,實(shí)現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸;
S5、在管纜的純彎曲段上方中點(diǎn)以及靠近兩端處布置位移計(jì),并通過水準(zhǔn)儀的校核使位移計(jì)的頂針垂直于管纜的軸線方向;
S6、布置完上述測量裝置后,首先通過所述作動(dòng)器Ⅱ驅(qū)動(dòng)對管纜沿軸向方向加載到預(yù)定拉伸張力并維持該力大小不發(fā)生變化,隨后驅(qū)動(dòng)所述作動(dòng)器Ⅰ沿垂直管纜軸線方向進(jìn)行彎曲變形小幅度加載,分析采集的應(yīng)變隨時(shí)間變化的曲線,完成對整個(gè)測試系統(tǒng)進(jìn)行初步的調(diào)試,待達(dá)到測試要求后,分組開展實(shí)驗(yàn);
S7、設(shè)定所述作動(dòng)器Ⅰ往復(fù)運(yùn)行速度,隨著荷載的不斷增大,管纜明顯同時(shí)承受拉伸和彎曲作用,記錄各位移計(jì)和應(yīng)變片的數(shù)據(jù)變化情況;
S8、如果該裝置用于測試管纜在拉伸狀態(tài)下的反復(fù)彎曲疲勞行為,那么實(shí)驗(yàn)往復(fù)循環(huán)直到規(guī)定的反復(fù)彎曲次數(shù)。