一种新型深水测试管柱力学性能实验装置

1.一种新型深水测试管柱力学性能实验装置，包括耐高压实验水槽（1）、声学多普勒流速剖面仪（4）、可调压力泵、实验管道（5）、密封机构（52）、应变花（56）和轴向监测组件，其中，所述耐高压实验水槽（1）的顶部通过所述声学多普勒流速剖面仪（4）连通至所述可调压力泵，所述可调压力泵向所述耐高压实验水槽（1）内供应所需压力的水，且能够对所述耐高压实验水槽（1）内的压力进行调节，所述耐高压实验水槽（1）内还通过连接管（6）连接至外部，所述耐高压实验水槽（1）内设置有所述实验管道（5），所述实验管道（5）的两端穿出所述耐高压实验水槽（1），所述实验管道（5）上贴覆设置有多组所述应变花（56），其特征在于，所述实验管道（5）穿出所述耐高压实验水槽（1）的位置设置有所述密封机构（52）；各组所述应变花（56）在所述实验管道（5）的轴向方向上间隔设置，且每组所述应变花（56）包括多个沿着实验管道（5）圆周阵列设置的应变花（56）；所述轴向监测组件包括标准定位块（108）、光学发射探头组（10）、光学接收片组和定位片（9），其中，所述实验管道（5）上沿着其轴向方向还贴覆固定设置有多组所述定位片（9），每个所述定位片（9）上上下密集间隔的设置有多个光学接收器，各个所述光学接收器构设为所述光学接收片组；所述实验管道（5）的四周设置有固定在耐高压实验水槽（1）内壁上的所述标准定位块（108），所述标准定位块（108）与所述定位片（9）一一相对的对应设置，所述标准定位块（108）上设置有多个上下密集间隔设置的光学发射探头，多个所述光学发射探头构设为所述光学发射探头组（10），且所述光学接收片组与所述光学发射探头组（10）相对应设置，所述光学发射探头与所述光学接收器构设为激光测距仪；还包括控制器，所述控制器能够根据所述光学接收器接收到的所述光学发射探头的情况来计算二者之间的间距或者间距变化，且所述控制器能够根据各个所述间距或间距变化来得到所述实验管道（5）外形轮廓的变化；所述密封机构（52）包括活动板（521）、限位圈（522）、齿圈（523）、齿轮（524）、螺杆（525）、上法兰（526）、迫紧橡胶圈（527）和下法兰（528），其中，所述活动板（521）顶端边沿处焊接有限位圈（522），所述齿圈（523）底端沿限位圈（522）进行转动，所述齿圈（523）内壁与齿轮（524）相互啮合，所述齿轮（524）底端圆心处焊接有螺杆（525），所述螺杆（525）底端贯穿活动板（521）与上法兰（526）螺纹连接，所述上法兰（526）顶端中部设置有迫紧橡胶圈（527），所述迫紧橡胶圈（527）套接在测试管柱（53）外侧，且迫紧橡胶圈（527）顶端贯穿活动板（521）伸出，所述上法兰（526）底端通过螺栓与下法兰（528）相互锁固，所述下法兰（528）内侧与隔水管柱（51）固定连接，所述耐高压实验水槽（1）对应所述密封机构（52）的位置设置有供所述密封机构（52）伸入的通孔，所述通孔处设置有内密封连接肩、中间密封肩和外密封肩，所述内密封连接肩延伸至所述上法兰（526）与下法兰（528）之间的区域内，所述中间密封肩密封压紧于所述上法兰（526）与所述活动板（521）之间，且所述中间密封肩的端壁抵靠住所述迫紧橡胶圈（527）的外周壁，所述外密封肩为可变形薄片结构，所述外密封肩限位于所述齿圈（523）与所述限位圈（522）之间。 2.根据权利要求1所述一种新型深水测试管柱力学性能实验装置，其特征在于：所述连接管（6）上串联的设置有流量阀（7）和压力调节控制阀（8），所述压力调节控制阀与所述可调压力泵的压力相适应。 3.根据权利要求1所述一种新型深水测试管柱力学性能实验装置，其特征在于：所述耐高压实验水槽（1）的外部设置有信号输出管线（2），所述信号输出管线内穿过设置有信号线，各个信号线分别连接至所述应变花（56）、光学发射探头与光学接收器。 4.根据权利要求1所述一种新型深水测试管柱力学性能实验装置，其特征在于：所述实验管道（5）的一端与气体输送供应泵连通，所述实验管道（5）的另一端通过可调压式稳压阀连接至气体收集器，所述气体输送供应泵输送的压力能够调节设置，以便调节所述实验管道（5）内输送气流的压力。 5.根据权利要求1所述一种新型深水测试管柱力学性能实验装置，其特征在于：所述应变花（56）设置有八组，每组所述应变花（56）至少包括六个应变花（56）。 6.根据权利要求1所述一种新型深水测试管柱力学性能实验装置，其特征在于：所述耐高压实验水槽（1）上还安装有机械流速仪（3）。 7.根据权利要求1所述一种新型深水测试管柱力学性能实验装置，其特征在于：所述螺杆（525）为圆周阵列布置的四个。 8.根据权利要求7所述一种新型深水测试管柱力学性能实验装置，其特征在于：所述下法兰（528）的上端面、上法兰（526）的上端面和下端面、所述活动板（521）的下端面均设置有密封橡胶圈。 9.一种利用权利要求1-8任意一项所述一种新型深水测试管柱力学性能实验装置对实验管柱进行力学实验的方法，其特征在于：其包括以下步骤：（一）、将实验管柱利用所述密封机构（52）密封穿过的安装在所述耐高压实验水槽（1）内，保证耐高压实验水槽（1）的密封性能；（二）、利用可调压力泵向耐高压实验水槽（1）内泵入水，在泵入时逐步控制耐高压实验水槽（1）内的压力值，以便使其内部的水压达到设定值，在泵入水的同时，利用气体输送供应泵将氮气泵入实验管道（5）内，并将稳压至一定值内；（三）、控制器实时收集应变花（56）的应变数据，且控制器实时根据所述光学接收器接收到的所述光学发射探头的情况，并根据该情况来计算定位片（9）与标准定位块（108）之间不同位置的间距或者间距变化，同时，所述控制器根据各个所述间距或间距变化来得到所述实验管道（5）外形轮廓的变化；（四）、逐步增大气体输送供应泵泵入实验管道（5）内的压力和/或增大耐高压实验水槽（1）内的水压，并不断收集应变花（56）的应变数据以及监测所述实验管道（5）外形轮廓的变化。