复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统

1.本技术涉及于应力及磁场检测技术领域，具体而言，涉及一种复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统。


背景技术：

2.目前，随着科技的进步发展与对电磁理论研究的深入，在建筑、土木工程、管道油气运输、航空航天等领域下的应力及磁场的力磁耦合检测规律引发了人们的极大关注。
3.通过调研分析发现，目前，国内外现有的应力条件下的力磁耦合测试装置多为模拟简单载荷条件下的力磁耦合测试装置，此类试验装置只能对管状试件施加相对简单的载荷。而在实际工况条件下，物体的受力往往是多种载荷的复合叠加，现有的测量装置无法在这种工况下正确的总结力磁耦合时应力与磁场的变化规律。
4.因此，为了模拟实际复杂工况条件下的力磁耦合情况，新型力磁耦合测试装置必须能够进行载荷的复合加载，来模拟实际测量时物体的真实受载情况，进而对被测物体周围的空间磁场变化进行更加准确、真实的测量，最终发现力磁耦合时应力与磁场的实际变化规律。


技术实现要素：

5.本技术提供一种复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统，以改善上述问题。
6.本发明具体是这样的：一种复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统，包括磁场发生组件、载荷加载组件和检测组件；磁场发生组件用于形成激励磁场；载荷加载组件用于夹持管状试件，且被载荷加载组件夹持的管状试件位于激励磁场内，载荷加载组件还用于向管状试件施加扭转载荷、拉压载荷及内压载荷中的一种或多种；检测组件用于检测管状试件在磁场和应力耦合作用下的应力、应变和管状试件表面磁场参数。
7.在本发明的一种实施例中，磁场发生组件包括直流激励电源、底板、限位块以及两个线圈单元；两个线圈单元均包括线圈、线圈盘以及支撑座，支撑座与底板连接，线圈盘与支撑座连接，线圈绕设于线圈盘；两个线圈盘间隔设置，且限位块位于两个线圈盘之间，并与两个线圈盘连接；其中，两个线圈均与直流激励电源电连接，两个线圈单元用于在导电状态下形成激励磁场。
8.在本发明的一种实施例中，载荷加载组件包括固定板、夹持单元、扭矩加载单元、拉压加载单元以及内压加载单元；固定板通过多个支柱与底板连接，固定板与底板平行且间隔；固定板开设有供线圈单元通过的容置槽；夹持单元与固定板连接，且用于夹持管状试件；扭矩加载单元与固定板连接，且用
于向管状试件施加扭转载荷；拉压加载单元与固定板连接，且用于向管状试件施加拉压载荷；内压加载单元与固定板连接，且用于向管状施加内压载荷。
9.在本发明的一种实施例中，夹持单元包括第一堵头及第二堵头，第一堵头与固定板连接，第二堵头与固定板可滑动地连接；管状试件的两端分别与第一堵头及第二堵头连接。
10.在本发明的一种实施例中，第一堵头及第二堵头均与管状试件螺纹连接；第一堵头及第二堵头均包括主体、活动块、活动轴、两个螺纹块以及两个连接件；主体沿管状试件的轴线方向开设有贯通的活动腔；活动块与活动腔背离管状试件的一端螺纹连接；两个螺纹块沿管状试件的轴线对称地与活动腔可转动地连接，且两个螺纹块位于活动腔靠近管状试件的一端，两个螺纹块的外周面均开设有用于与管状试件螺纹配合的外螺纹；活动轴沿管状试件的轴线方向延伸，且活动轴靠近活动块的一端绕其轴线与活动块可转动地连接；两个连接件的一端均与活动轴靠近管状试件的一端可转动地连接，两个连接件的另一端分别与两个螺纹块的内周面可转动地连接；活动块用于在外力的作用相对于主体转动，以驱动活动轴沿管状试件的轴线运动，进而驱动两个连接件外展或内收，从而驱动两个螺纹块运动至第一位置或第二位置；当两个螺纹块运动至第一位置时，两个螺纹块外展，且均用于与管状试件螺纹配合；当两个螺纹块运动至第二位置时，两个螺纹块内收，且与管状试件脱离螺纹配合；第一堵头及第二堵头均还包括设置于活动腔内的导向件以及位于主体靠近管状试件的一端的密封件；导向件用于引导活动轴沿管状试件的轴线方向运动，密封件用于封堵管状试件的端部。
11.在本发明的一种实施例中，扭矩加载单元包括第一电机、蜗杆、涡轮及两个限位销；第一电机与固定板连接，蜗杆与第一电机的输出端传动连接，蜗杆与涡轮啮合；第一堵头为方体；涡轮与第一堵头连接，且涡轮开设有与第一堵头配合的方孔；两个限位销均与第一堵头连接，且两个限位销沿管状试件的轴线位于涡轮的两侧，以限制涡轮相对于第一堵头的滑动；其中，第一电机用于驱动蜗杆转动，以带动涡轮转动，进而驱动管状试件绕其轴线扭转。
12.在本发明的一种实施例中，拉压加载单元包括液压缸、滑块及导向台；液压缸与固定台连接；导向台与固定台或底板连接，且导向台沿管状试件的轴线方向开设有导向槽，滑块可滑动地与导向槽配合；沿管状试件的轴线方向，滑块的两端分别与液压缸的活动端及第二堵头连接；其中，液压缸用于驱动滑块沿管状试件的轴线方向运动，以带动第二堵头运动，进而拉压管状试件。
13.在本发明的一种实施例中，内压加载单元包括高压空气压缩泵及导气管，高压空气压缩泵与固定台或底板连接，导气管的两端分别与高压空气压缩泵的出气端及管状试件导通；其中，高压空气压缩泵用于经导气管向管状试件内注入高压气体。
14.在本发明的一种实施例中，检测组件包括高斯计、扭矩传感器、拉压传感器、激光
位移传感器、第一活动单元、检测环、第二活动单元、霍尔传感器及激光位移传感器；高斯计与固定台连接，并用于检测管状试件周围的空间磁场强度；扭矩传感器及拉压传感器设置于管状试件与载荷加载组件的连接处，并分别用于检测管状试件受到的扭转载荷及拉压载荷；第一活动单元及第二活动单元与固定板或底板连接，检测环与第一活动单元及第二活动单元连接；检测环套设于管状试件，且检测环的轴线与管状试件的轴线重合，霍尔传感器与检测环连接；第一活动单元用于驱动检测环绕其轴线转动，第二活动单元用于驱动检测环沿其轴线移动；激光位移传感器与固定板连接，激光位移传感器用于检测管状试件的位移。
15.在本发明的一种实施例中，第一活动单元包括第二电机、安装台、驱动齿轮、转动环及第一连接架；安装台与固定板或底板连接，转动环与安装台绕所管状试件的轴线可转动地连接，转动环的内周面设置有内齿；驱动齿轮与第二电机的输出端传动连接，且与转动环内啮合；检测环通过第一连接架与转动环沿管状试件的轴线可移动的连接；第二活动单元包括安装座、滑台模组及引导件；安装座与底板或安装座连接，滑台模组与安装座沿管状试件的轴线方向可滑动地连接，引导件与滑台模组连接；沿管状试件的轴线方向，引导件与检测环的至少一侧抵接。
16.本发明的有益效果是：该复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统包括磁场发生组件、载荷加载组件和检测组件；磁场发生组件用于形成激励磁场；载荷加载组件用于夹持管状试件，且被载荷加载组件夹持的管状试件位于激励磁场内，载荷加载组件还用于向管状试件施加扭转载荷、拉压载荷及内压载荷中的一种或多种；检测组件用于检测管状试件在磁场和应力耦合作用下的应力、应变和管状试件表面磁场参数。本发明能够向管状试件施加扭转载荷、拉压载荷及内压载荷中的一种或多种，从而能够满足模拟复合载荷条件以及不同磁场强度条件的磁场与应力耦合规律的检测要求。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
18.图1为本技术提供的复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统第一视角的结构示意图；图2为本技术提供的复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统第二视角的结构示意图；图3为本技术提供的磁场发生组件的结构示意图；图4为本技术提供的载荷加载组件、检测组件、底板及固定板的结构示意图；图5为本技术提供的载荷加载组件及检测组件的结构示意图；图6为本技术提供的第一堵头位于第一位置时的结构示意图；图7为本技术提供的第一堵头位于第二位置时的结构示意图；
图8为本技术提供的扭矩加载单元的结构示意图；图9为本技术提供的拉压加载单元及内压加载单元的结构示意图；图10为本技术提供的第一活动单元的结构示意图；图11为本技术提供的第二活动单元的结构示意图。
19.图标：10-复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统；100-磁场发生组件；200-载荷加载组件；300-检测组件；20-管状试件；101-直流激励电源；102-底板；103-限位块；104-线圈单元；105-线圈；106-线圈盘；107-支撑座；210-固定板；220-夹持单元；230-扭矩加载单元；240-拉压加载单元；250-内压加载单元；211-容置槽；221-第一堵头；222-第二堵头；223-主体；224-活动块；225-活动轴；226-螺纹块；227-连接件；228-活动腔；229-导向件；2201-密封件；2202-固定座；231-第一电机；232-蜗杆；233-涡轮；234-限位销；241-液压缸；242-滑块；243-导向台；251-高压空气压缩泵；252-导气管；310-高斯计；320-扭矩传感器；330-拉压传感器；340-激光位移传感器；350-第一活动单元；360-检测环；370-第二活动单元；380-霍尔传感器；351-第二电机；352-安装台；353-驱动齿轮；354-转动环；355-第一连接架；356-滑杆；357-连杆；371-安装座；372-滑台模组；373-引导件；374-引导部；375-引导杆；341-辅助测量板。
具体实施方式
20.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
21.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
23.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
24.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
26.请参照图1-图4，本发明的实施例提供了一种复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统10，包括磁场发生组件100、载荷加载组件200和检测组件300；磁场发生组件100用于形成激励磁场；载荷加载组件200用于夹持管状试件20，且被载荷加载组件200夹持的管状试件20位于激励磁场内，载荷加载组件200还用于向管状试件20施加扭转载荷、拉压载荷及内压载荷中的一种或多种；检测组件300用于检测管状试件20在磁场和应力耦合作用下的应力、应变和管状试件20表面磁场参数。
27.请参照图1-图4，该复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统10的工作原理是：该复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统10包括磁场发生组件100、载荷加载组件200和检测组件300；其中，磁场发生组件100用于形成激励磁场；载荷加载组件200用于夹持管状试件20，且被载荷加载组件200夹持的管状试件20位于激励磁场内，载荷加载组件200还用于向管状试件20施加扭转载荷、拉压载荷及内压载荷中的一种或多种；由此，通过将管状试件20夹持于载荷加载组件200，并通过载荷加载组件200向管状试件20施加扭转载荷、拉压载荷及内压载荷中的一种或多种，在载荷加载组件200向管状试件20施加扭转载荷、拉压载荷及内压载荷中的多种的情况下，便可向位于激励磁场内的管状试件20施加复合载荷，并且此时通过检测组件300便可检测管状试件20在磁场和应力耦合作用下的应力、应变和管状试件20表面磁场参数。
28.综上，本发明能够向管状试件20施加扭转载荷、拉压载荷及内压载荷中的一种或多种，从而能够满足模拟复合载荷条件以及不同磁场强度条件的磁场与应力耦合规律的检测要求。
29.进一步地，请参照图3，在本实施例中，在设置磁场发生组件100，磁场发生组件100的作用在于形成磁场，并在模拟检测的过程，根据检测的需求调整磁场的强度；具体的，磁场发生组件100包括直流激励电源101、底板102、限位块103以及两个线圈单元104；两个线圈单元104均包括线圈105、线圈盘106以及支撑座107，支撑座107与底板102连接，线圈盘106与支撑座107连接，线圈105绕设于线圈盘106；两个线圈盘106间隔设置，且限位块103位于两个线圈盘106之间，并与两个线圈盘106连接；其中，两个线圈105均通过电源线与直流激励电源101电连接，两个线圈单元104用于在导电状态下形成激励磁场。
30.进一步地，请参照图1-图11，在本实施例中，载荷加载组件200的作用在于夹持管状试件20，并向管状试件20施加复合载荷；需要说明的是，在进行检测的过程中，也可以根据检测的需求，向管状试件20施加单一载荷。
31.其中，请参照图4-图5，并结合图1-图3，载荷加载组件200包括固定板210、夹持单元220、扭矩加载单元230、拉压加载单元240以及内压加载单元250；固定板210通过多个支柱与底板102连接，固定板210与底板102平行且间隔；固定板210开设有供线圈单元104通过的容置槽211；夹持单元220与固定板210连接，且用于夹持管状试件20；扭矩加载单元230与固定板210连接，且用于向管状试件20施加扭转载荷；拉压加载单元240与固定板210连接，且用于向管状试件20施加拉压载荷；内压加载单元250与固定板210连接，且用于向管状施加内压载荷。
32.由此，当管状试件20被夹持单元220夹持时，其相对于容置槽211设置，以使得被夹
持单元220夹持的管状试件20能够位于激励磁场内，而且为避免在检测的过程中，各个结构间发生干涉，故，载荷加载组件200的部分结构以及检测组件300的部分结构相对围绕容置槽211的边缘设置。
33.请参照图4-图7，并结合图1-图3，夹持单元220包括第一堵头221及第二堵头222，第一堵头221与固定板210连接，第二堵头222与固定板210可滑动地连接；管状试件20的两端分别与第一堵头221及第二堵头222连接。需要说明的是，在安装第一堵头221时，为避免第一堵头221的位置在检测的过程中发生变化，故，固定板210上设置有与第一堵头221可拆卸地连接的固定座2202；而且，在第一堵头221及第二堵头222与管状试件20连接后，能够对管状试件20的内腔进行封闭，以防止管状试件20的内部出现泄压的问题。
34.在第一堵头221及第二堵头222与管状试件20连接时，第一堵头221及第二堵头222均可以与管状试件20螺纹连接；具体的，第一堵头221及第二堵头222均包括主体223、活动块224、活动轴225、两个螺纹块226以及两个连接件227；主体223沿管状试件20的轴线方向开设有贯通的活动腔228；活动块224与活动腔228背离管状试件20的一端螺纹连接；两个螺纹块226沿管状试件20的轴线对称地与活动腔228可转动地连接，且两个螺纹块226位于活动腔228靠近管状试件20的一端，两个螺纹块226的外周面均开设有用于与管状试件20螺纹配合的外螺纹；活动轴225沿管状试件20的轴线方向延伸，且活动轴225靠近活动块224的一端绕其轴线与活动块224可转动地连接；两个连接件227的一端均与活动轴225靠近管状试件20的一端可转动地连接，两个连接件227的另一端分别与两个螺纹块226的内周面可转动地连接；活动块224用于在外力的作用相对于主体223转动，以驱动活动轴225沿管状试件20的轴线运动，进而驱动两个连接件227外展或内收，从而驱动两个螺纹块226运动至第一位置或第二位置；当两个螺纹块226运动至第一位置时，两个螺纹块226外展，且均用于与管状试件20螺纹配合；当两个螺纹块226运动至第二位置时，两个螺纹块226内收，且与管状试件20脱离螺纹配合；第一堵头221及第二堵头222均还包括设置于活动腔228内的导向件229以及位于主体223靠近管状试件20的一端的密封件2201；导向件229用于引导活动轴225沿管状试件20的轴线方向运动，密封件2201用于封堵管状试件20的端部。
35.由此，通过上述的结构设置，在第一堵头221及第二堵头222需要与管状试件20连接时，两个螺纹块226位于第二位置，通过转动活动块224，使得与活动块224连接的活动轴225在导向件229的作用下，沿管状试件20的轴线运动，进而驱动两个连接件227外展，从而驱动两个螺纹块226运动至第一位置，进而能够与管状试件20螺纹连接，并且，由于主体223靠近管状试件20的一端设置有密封件2201，故，通过密封件2201与管状试件20的抵接，能够对管状试件20的端部起到封堵的作用。
36.需要说明的是，为便于转动活动块224，故活动块224背离管状试件20的一端设置有方孔；在两个螺纹位于第一位置时，两个螺纹块226能够与管状试件20螺纹配合，而在两个螺纹位于第二位置时，两个螺纹块226能够与管状试件20脱离配合，其目的是在检测的过程中，由于管状试件20会受到复合载荷而变形，而为避免因管状试件20的变形出现与第一堵头221及第二堵头222卡死的情况，故，能够通过活动块224的运动，驱动活动轴225运动，从而通过连接件227带动两个螺纹块226由第一位置向第二位置运动，进而能够使得管状试
件20能够快速地从夹持单元220中取下，也能够避免因管状试件20变形而出现管状试件20与螺纹块226卡死而不能拆下的情况。
37.其外，通过这样的设置方式，在将第一堵头221与上述的固定座2202连接时，是通过固定座2202与第一堵头221的主体223连接的方式；而且这样的设置方式，还能够通过第一堵头221及第二堵头222的两个螺纹块226的设置，对管状试件20起到定位的作用，以便于在安装管状试件20的过程中，对管状试件20的轴线进行定位。
38.综上，通过上述的第一堵头221及第二堵头222的设置，能够快速地完成管状试件20与夹持单元220的安装和拆卸，在对管状试件20起到定位的同时，还能够避免出现因管状试件20变形而出现管状试件20与夹持单元220的连接处卡死的情况。
39.请参照图8，并结合图1-图7，在设置扭矩加载单元230时，扭矩加载单元230包括第一电机231、蜗杆232、涡轮233及两个限位销234；第一电机231与固定板210连接，蜗杆232与第一电机231的输出端传动连接，蜗杆232与涡轮233啮合；第一堵头221为方体；涡轮233与第一堵头221连接，且涡轮233开设有与第一堵头221配合的方孔；两个限位销234均与第一堵头221连接，且两个限位销234沿管状试件20的轴线位于涡轮233的两侧，以限制涡轮233相对于第一堵头221的滑动；其中，第一电机231用于驱动蜗杆232转动，以带动涡轮233转动，进而驱动管状试件20绕其轴线扭转。需要说明的是，在将第一电机231与蜗杆232传动连接时，蜗杆232可以经由联轴器与第一电机231的输出端传动连接，而蜗杆232的一端可以通过键槽与联轴器连接配合，其另一端则与蜗轮进行啮合；由此，通过这样的设置方式，能够通过第一电机231的转动带动蜗杆232及涡轮233转动，从而能够使得与涡轮233连接的第一堵头221及管状试件20发生扭转。
40.请参照图9，并结合图1-图8，在设置拉压加载单元240时，拉压加载单元240包括液压缸241、滑块242及导向台243；液压缸241与固定台连接；导向台243与固定台或底板102连接，且导向台243沿管状试件20的轴线方向开设有导向槽，滑块242可滑动地与导向槽配合；沿管状试件20的轴线方向，滑块242的两端分别与液压缸241的活动端及第二堵头222连接；其中，液压缸241用于驱动滑块242沿管状试件20的轴线方向运动，以带动第二堵头222运动，进而拉压管状试件20。
41.由此，通过这样的设置方式，能够通过液压缸241带动滑块242沿导向槽运动，进而能够驱动与滑块242连接的第二堵头222连沿管状试件20的轴线方向运动，进而能够沿管状试件20的轴线方向向其施加拉压载荷。
42.请参照图9，并结合图1-图8，在设置内压加载单元250时，内压加载单元250包括高压空气压缩泵251及导气管252，高压空气压缩泵251与固定台或底板102连接，导气管252的两端分别与高压空气压缩泵251的出气端及管状试件20导通；其中，高压空气压缩泵251用于经导气管252向管状试件20内注入高压气体。
43.由此，通过这样的设置方式，能够通过高压空气压缩泵251将高压气体经导气管252注入管状试件20内，而且由于管状试件20内的两端被第一堵头221及第二堵头222封堵，故，注入高压气体管状试件20能够保持其内压。
44.进一步地，请参照图1-图11，在本实施例中，检测组件300包括高斯计310、扭矩传感器320、拉压传感器330、激光位移传感器340、第一活动单元350、检测环360、第二活动单
元370、霍尔传感器380及激光位移传感器340；高斯计310与固定台连接，并用于检测管状试件20周围的空间磁场强度；扭矩传感器320及拉压传感器330设置于管状试件20与载荷加载组件200的连接处，并分别用于检测管状试件20受到的扭转载荷及拉压载荷；具体的，扭矩传感器320及拉压传感器330设置于管状试件20与第一堵头221及第二堵头222的连接处；而且为便于扭矩传感器320及拉压传感器330的安装，第一堵头221及第二堵头222用于与扭矩传感器320及拉压传感器330对接的位置，设置有容置扭矩传感器320及拉压传感器330的槽口，以及固定扭矩传感器320和拉压传感器330的螺孔。
45.第一活动单元350及第二活动单元370与固定板210或底板102连接，检测环360与第一活动单元350及第二活动单元370连接；检测环360套设于管状试件20，且检测环360的轴线与管状试件20的轴线重合，霍尔传感器380与检测环360连接；第一活动单元350用于驱动检测环360绕其轴线转动，第二活动单元370用于驱动检测环360沿其轴线移动；激光位移传感器340与固定板210连接，激光位移传感器340用于检测管状试件20的位移。需要说明的是，为便于检测管状试件20受到拉压应力产生的微量变形后，故可以通过在第二堵头222上设置辅助测量板341，通过辅助测量板341在激光位移传感器340的检测区域内的前后位移差，从而能够测量出管状试件20的位移。
46.具体的，请参照图9及图10，并结合图1-图8，第一活动单元350包括第二电机351、安装台352、驱动齿轮353、转动环354及第一连接架355；安装台352与固定板210或底板102连接，转动环354与安装台352绕所管状试件20的轴线可转动地连接，转动环354的内周面设置有内齿；驱动齿轮353与第二电机351的输出端传动连接，且与转动环354内啮合；检测环360通过第一连接架355与转动环354沿管状试件20的轴线可移动的连接；需要说明的是，驱动齿轮353可以通过联轴器及传动轴与第二电机351的输出端传动连接，且传动轴与驱动齿轮353通过键槽进行周向连接；而且在设置第一连接架355时，为使得第一连接架355能够与转动环354沿管状试件20的轴线可移动的连接，故，沿管状试件20的轴线，转动环354开设有多个通孔，多个通孔绕管状试件20的轴线布置，而第一连接架355包括多个滑杆356以及多个连杆357，每个滑杆356均对应与一个连杆357连接，且每个滑杆356均对应与一个通孔滑动配合，而多个连杆357均与检测环360连接，由此，通过这样的设置方式，能够保证检测环360的受力均衡；请参照图10及图11，并结合图1-图9，第二活动单元370包括安装座371、滑台模组372及引导件373；安装座371与底板102或安装座371连接，滑台模组372与安装座371沿管状试件20的轴线方向可滑动地连接，引导件373与滑台模组372连接；沿管状试件20的轴线方向，引导件373与检测环360的至少一侧抵接。需要说明的是，为使得引导件373能够通过与检测环360抵接，进而带动检测话沿管状试件20的轴线方向位移，故，沿在滑台模组372朝向检测环360的方向滑动时，引导件373与检测环360朝向滑台模组372的一侧抵接，而在滑台模组372朝背离检测环360的方向滑动时，引导件373与检测环360背离滑台模组372的一侧抵接；并且为使得引导件373能够与检测环360的两侧抵接，故，引导件373可以包括引导杆375以及引导部374，引导部374与引导杆375可转动地连接，而引导杆375沿管状试件20的轴线方向设置且与滑台模组372连接，由此，能够通过引导部374相对于引导杆375的转动，进而对引导部374相对于检测环360的位置进行调整，以在滑台模组372运动的过程中，调整引
导部374与检测环360抵接的位置。
47.基于上述内容，请参照图1-图11，该复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统10的工作过程如下：首先，将待测的管状试件20安装于该复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统10中，具体的，将管状试件20与第一堵头221及第二堵头222连接；具体的，转动活动块224，使得两个螺纹块226运动由第二位置运动至第一位置，并与管状试件20螺纹连接；将第一堵头221的主体223连接于固定座2202，与此同时，将扭矩传感器320安装于第一堵头221与固定座2202的连接处，以便于对管状试件20受到的扭矩进行检测；同时，将涡轮233与堵头对接；将第二堵头222与滑块242连接，且将拉压传感器330设置于第二堵头222与滑块242连接处，以便于对管状试件20受到的拉压应力进行检测；工作过程中，磁场发生组件100中的直流激励电源101为两个线圈单元104供电，并在两个线圈单元104的内部产生一个横向的激励磁场。
48.然后载荷加载组件200开始工作，当第一电机231工作时，第一电机231驱动蜗杆232转动并最终驱动与之啮合的蜗轮转动，蜗轮的转动使得第一堵头221在蜗轮蜗杆232的作用下发生扭转，最终使与第一堵头221相连的管状试件20发生扭转变形；当液压缸241工作时，液压缸241使得滑块242沿着导向台243上的导向槽滑动，进而沿管状试件20的轴线方向做直线运动，从而使管状试件20受到拉力或压力，最终使得管状试件20发生横向拉压变形；当高压空气压缩泵251工作时，高压空气压缩泵251可以通过导气管252向管状试件20的内部持续施加一个固定的内压；当载荷加载组件200对管状试件20施加完一种载荷或者多种的复合载荷后，检测组件300开始对管状试件20进行检测；需要说明的是，由于扭矩传感器320及拉压传感器330设置于试件与载荷加载组件200的连接处，故在载荷加载组件200施加载荷时，扭矩传感器320及拉压传感器330便可同步对管状试件20受到的扭转载荷及拉压载荷进行检测；在进行检测时，通过与固定板210连接的激光位移传感器340能够检测管状试件20的微量位移，具体的，管状试件20受到拉压应力力而变形后，其可以通过检测第二堵头222的位移或管状试件20的位移；随后，第二电机351工作，并驱动驱动齿轮353转动，进而带动与其啮合的转动环354转动，进而带动与转动环354连接的检测环360相对管状试件20转动，从而能够带动与检测环360连接的霍尔传感器380绕着管状试件20转动，当霍尔传感器380绕着管状试件20转过一圈后；滑台模组372工作，并通过引导件373与检测环360抵接进而带动检测环360沿管状试件20的轴线方向相对于转动环354位移，在引导件373带动检测环360运动一小段距离后；第二电机351开始工作，然后霍尔传感器380继续绕着管状试件20的外圆柱面转动，循环往复上述过程，那么霍尔传感器380将在管状试件20的周围形成一个圆柱面的空间磁场采集网，由此获得磁场在空间中的分布状况以及变化情况。
49.以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统，其特征在于：包括磁场发生组件、载荷加载组件和检测组件；所述磁场发生组件用于形成激励磁场；所述载荷加载组件用于夹持管状试件，且被所述载荷加载组件夹持的管状试件位于所述激励磁场内，所述载荷加载组件还用于向所述管状试件施加扭转载荷、拉压载荷及内压载荷中的一种或多种；所述检测组件用于检测所述管状试件在磁场和应力耦合作用下的应力、应变和管状试件表面磁场参数。2.根据权利要求1所述的复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统，其特征在于：所述磁场发生组件包括直流激励电源、底板、限位块以及两个线圈单元；两个所述线圈单元均包括线圈、线圈盘以及支撑座，所述支撑座与所述底板连接，所述线圈盘与所述支撑座连接，所述线圈绕设于所述线圈盘；两个所述线圈盘间隔设置，且所述限位块位于两个所述线圈盘之间，并与两个所述线圈盘连接；其中，两个所述线圈均与所述直流激励电源电连接，两个所述线圈单元用于在导电状态下形成所述激励磁场。3.根据权利要求2所述的复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统，其特征在于：所述载荷加载组件包括固定板、夹持单元、扭矩加载单元、拉压加载单元以及内压加载单元；所述固定板通过多个支柱与所述底板连接，所述固定板与所述底板平行且间隔；所述固定板开设有供所述线圈单元通过的容置槽；所述夹持单元与所述固定板连接，且用于夹持所述管状试件；所述扭矩加载单元与所述固定板连接，且用于向所述管状试件施加扭转载荷；所述拉压加载单元与所述固定板连接，且用于向所述管状试件施加拉压载荷；所述内压加载单元与所述固定板连接，且用于向所述管状施加内压载荷。4.根据权利要求3所述的复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统，其特征在于：所述夹持单元包括第一堵头及第二堵头，所述第一堵头与所述固定板连接，所述第二堵头与所述固定板可滑动地连接；所述管状试件的两端分别与所述第一堵头及所述第二堵头连接。5.根据权利要求4所述的复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统，其特征在于：所述第一堵头及所述第二堵头均与所述管状试件螺纹连接；所述第一堵头及所述第二堵头均包括主体、活动块、活动轴、两个螺纹块以及两个连接件；所述主体沿所述管状试件的轴线方向开设有贯通的活动腔；所述活动块与所述活动腔背离所述管状试件的一端螺纹连接；两个所述螺纹块沿所述管状试件的轴线对称地与所述活动腔可转动地连接，且两个所述螺纹块位于所述活动腔靠近所述管状试件的一端，两个所述螺纹块的外周面均开设有用于与所述管状试件螺纹配合的外螺纹；所述活动轴沿所述管状试件的轴线方向延伸，且所述活动轴靠近所述活动块的一端绕其轴线与所述活动块可转动地连接；两个所述连接件的一端均与所述活动轴靠近所述管状试件的一端可转动地连接，两个所述连接件的另一端分别与两个所述螺纹块的内周面可转动地连接；所述活动块用于在外力的作用相对于所述主体转动，以驱动所述活动轴沿所述管状试件的轴线运动，进而驱动两个所述连接件外展或内收，从而驱动两个所述螺纹块运动至第一位置或第二位置；
当两个所述螺纹块运动至所述第一位置时，两个所述螺纹块外展，且均用于与所述管状试件螺纹配合；当两个所述螺纹块运动至所述第二位置时，两个所述螺纹块内收，且与所述管状试件脱离螺纹配合；所述第一堵头及所述第二堵头均还包括设置于所述活动腔内的导向件以及位于所述主体靠近所述管状试件的一端的密封件；所述导向件用于引导所述活动轴沿所述管状试件的轴线方向运动，所述密封件用于封堵所述管状试件的端部。6.根据权利要求4所述的复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统，其特征在于：所述扭矩加载单元包括第一电机、蜗杆、涡轮及两个限位销；所述第一电机与所述固定板连接，所述蜗杆与所述第一电机的输出端传动连接，所述蜗杆与所述涡轮啮合；所述第一堵头为方体；所述涡轮与所述第一堵头连接，且所述涡轮开设有与所述第一堵头配合的方孔；两个所述限位销均与所述第一堵头连接，且两个所述限位销沿所述管状试件的轴线位于所述涡轮的两侧，以限制所述涡轮相对于所述第一堵头的滑动；其中，所述第一电机用于驱动所述蜗杆转动，以带动所述涡轮转动，进而驱动所述管状试件绕其轴线扭转。7.根据权利要求4所述的复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统，其特征在于：所述拉压加载单元包括液压缸、滑块及导向台；所述液压缸与所述固定台连接；所述导向台与所述固定台或所述底板连接，且所述导向台沿所述管状试件的轴线方向开设有导向槽，所述滑块可滑动地与所述导向槽配合；沿所述管状试件的轴线方向，所述滑块的两端分别与所述液压缸的活动端及所述第二堵头连接；其中，所述液压缸用于驱动所述滑块沿所述管状试件的轴线方向运动，以带动所述第二堵头运动，进而拉压所述管状试件。8.根据权利要求4所述的复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统，其特征在于：所述内压加载单元包括高压空气压缩泵及导气管，所述高压空气压缩泵与所述固定台或所述底板连接，所述导气管的两端分别与所述高压空气压缩泵的出气端及所述管状试件导通；其中，所述高压空气压缩泵用于经所述导气管向所述管状试件内注入高压气体。9.根据权利要求1-8中任意一项所述的复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统，其特征在于：所述检测组件包括高斯计、扭矩传感器、拉压传感器、激光位移传感器、第一活动单元、检测环、第二活动单元、霍尔传感器及激光位移传感器；所述高斯计与所述固定台连接，并用于检测所述管状试件周围的空间磁场强度；所述扭矩传感器及所述拉压传感器设置于所述管状试件与所述载荷加载组件的连接处，并分别用于检测所述管状试件受到的扭转载荷及拉压载荷；所述第一活动单元及所述第二活动单元与所述固定板或所述底板连接，所述检测环与所述第一活动单元及所述第二活动单元连接；所述检测环套设于所述管状试件，且所述检测环的轴线与所述管状试件的轴线重合，所述霍尔传感器与所述检测环连接；所述第一活动单元用于驱动所述检测环绕其轴线转动，所述第二活动单元用于驱动所述检测环沿其轴
线移动；所述激光位移传感器与所述固定板连接，所述激光位移传感器用于检测所述管状试件的位移。10.根据权利要求9所述的复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统，其特征在于：所述第一活动单元包括第二电机、安装台、驱动齿轮、转动环及第一连接架；所述安装台与所述固定板或所述底板连接，所述转动环与所述安装台绕所管状试件的轴线可转动地连接，所述转动环的内周面设置有内齿；所述驱动齿轮与所述第二电机的输出端传动连接，且与所述转动环内啮合；所述检测环通过所述第一连接架与所述转动环沿所述管状试件的轴线可移动的连接；所述第二活动单元包括安装座、滑台模组及引导件；所述安装座与所述底板或所述安装座连接，所述滑台模组与所述安装座沿所述管状试件的轴线方向可滑动地连接，所述引导件与所述滑台模组连接；沿所述管状试件的轴线方向，所述引导件与所述检测环的至少一侧抵接。

技术总结
本申请涉及于应力及磁场检测技术领域，具体而言，涉及一种复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统，包括磁场发生组件、载荷加载组件和检测组件；磁场发生组件用于形成激励磁场；载荷加载组件用于夹持管状试件，且被载荷加载组件夹持的管状试件位于激励磁场内，载荷加载组件还用于向管状试件施加扭转载荷、拉压载荷及内压载荷中的一种或多种；检测组件用于检测管状试件在磁场和应力耦合作用下的应力、应变和管状试件表面磁场参数。该复合载荷作用下管道磁化模拟检测系统能够模拟磁场，并向管状试件施加扭转载荷、拉压载荷及内压载荷中的一种或多种，从而能够满足模拟复合载荷条件以及不同磁场强度条件的磁场与应力耦合规律的检测要求。求。求。


技术研发人员：罗旭 曹书峰 王丽红 董学成 刘清友 邓星桥 李理 干卓凡 罗晓龙
受保护的技术使用者：成都理工大学
技术研发日：2022.04.22
技术公布日：2022/5/25