一种LNG船用绝缘箱承压试验装置和试验方法技术领域
本发明涉及LNG船用绝缘箱承压试验技术领域，特别是一种LNG船用绝缘箱承压试
验装置和试验方法。
背景技术
LNG船是造船工业上的明珠，建造难度众所周知。根据国内船厂的技术现状，需要
突破的建造难点非常多，液货围护系统建造就是其中一项。绝缘箱是液货围护系统的核心
部件之一，但是，绝缘箱的设计工作都是由国外公司完成的，国内没有船厂和设计单位完全
掌握绝缘箱的设计，主动权几乎都掌握在国外设计公司。现在，造船业竞争越来越激烈，每
家船厂都在不断的降低造船成本和压缩造船周期，如果不能完全掌握绝缘箱的理论设计，
不仅严重影响了绝缘箱的生产和安装进度，整个造船周期也就不能进一步缩短，建造成本
也无法降低。
由于LNG船用绝缘箱工作在超低温环境下，需要检测的项目非常多，而整箱承压试
验是其中最重要的检测项目，只有检测数据合格，才能证明绝缘箱设计的正确性。根据调研
发现，国内尚无关于LNG船用绝缘箱承压试验装置和试验方法的相关资料。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种LNG船用绝缘箱承压试验装置和试
验方法，能够验证绝缘箱设计的正确性、安全性和使用的可靠性，同时获取绝缘箱设计的理
论曲线，可以满足多规格、批量化绝缘箱制造的需求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种LNG船用绝缘箱承压试验装置，该装置包括下压板和上压板，所述下压板的长度大
于上压板的长度，在所述下压板上敷设有第一缓冲垫，第一缓冲垫上放置有绝缘箱，在所述
绝缘箱上表面铺设第二缓冲垫，第二缓冲垫上放置压头，
在上压板的两个侧面分别安装两个位移传感器，每个位移传感器的导线按照顺序联接
到应变信号采集器，位移传感器将距离和时间信号传输至对应的应变信号采集器。
所述位移传感器通过磁力装置固定在上压板的两侧。
所述位移传感器的行程范围为0-200mm，精度为0.01mm。
所述第一缓冲垫的拉伸强度为10MPa，拉伸断长率为400%，邵尔A硬度为H5，厚度为
10mm。
所述第二缓冲垫的拉伸强度为10MPa，拉伸断长率为400%，邵尔A硬度为H5，厚度为
10mm。
一种LNG船用绝缘箱承压试验装置的试验方法，包括以下步骤，
第一步，将上压板通过螺栓与试验机的上平台连接在一起，下压板通过螺栓与试验机
的下平台固定在一起，
第二步，将第一缓冲垫放置在下压板上，然后将绝缘箱平稳地放置在第一缓冲垫上，
第三步，选择与绝缘箱承压力相适应的压头，将与压头面积相同的第二缓冲垫放置在
绝缘箱承压试验区域，然后再将压头平稳地放置在第二缓冲垫上，
第四步，将四个位移传感器分别通过磁力装置固定在上压板的两个侧面，每个侧面分
别安装两个位移传感器，安装完毕后，调整上压板与绝缘箱之间的位置和距离，使四个位移
传感器的探针均与下压板完全接触，
第五步，首先，移动压头进行预压一次，使绝缘箱分别与第一缓冲垫、第二缓冲垫完全
贴合，然后卸载绝缘箱，
第六步，启动试验机，移动压头将力均匀地施加到绝缘箱上，当载荷均匀施加到绝缘箱
时，绝缘箱会产生相应的变形，应变信号采集器自动记录绝缘箱的压缩变形量，得到一组
力-位移曲线s1，根据力-位移曲线平衡原则，匀速地将力加载到规定载荷，如果载荷不再上
升，并且绝缘箱产生裂缝，则将载荷卸载至零，本次试验结束,绝缘箱的每个承压面积进行5
次试验,
第七步，将通过四个位移传感器采集的四组力-位移曲线s1上的数据进行统计分析，得
到一组时间-位移曲线s2，然后与力-位移曲线s1进行合并，得到一组合成的力-位移曲线
s3，
第八步，根据绝缘箱每个承压面积5次试验数据，在合成的力-位移曲线s3上取每次试
验的最大极限破坏载荷，然后把5个极限破坏载荷进行平均计算，计算公式如下：
，其中为:绝缘箱一种承压面积的极限压强平均值，得到绝缘箱
承压面积-压力数据点；以绝缘箱承压面积为横坐标，以极限压强为纵坐标，重复进行8种不
同承压面积试验，得到8组承压面积-压力数据点，根据 8组有效的试验数据, 选择生成无
曲线散点图，然后增加趋势线，趋势线采用对数拟合方式，经过回归分析拟合出绝缘箱设计
理论曲线s4，公式如下：。
所述第五步中预压阶段，压头的移动速度为6-60mm/min。
所述第六步中压头的移动速度为3-6mm/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
①本发明通过LNG船用绝缘箱承压试验方法，采集力-位移曲线和应变数据，以此来验
证绝缘箱理论设计的正确性，同时获取了绝缘箱设计的理论曲线，在生产设计中根据理论
曲线图，可以快速地设计不同规格和尺寸的绝缘箱图纸，避免了重复设计和验证工作，不仅
降低了设计成本，而且显著提高了设计进度和绝缘箱制造时间，进一步缩短了LNG船建造周
期；②经过设计等有关部门的权威计算，可以为每条船使用的不规则绝缘箱节约十万元左
右的设计费。本发明为了验证绝缘箱设计的正确性和合理性，并且根据试验数据制作绝缘
箱设计理论曲线，制订了承压试验方法，并根据试验方法，设计了一套承压试验装置。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的使用状态图。
图3为本发明中s1的曲线图。
图4为本发明中s2的曲线图。
图5为本发明中s3的曲线图。
图6为本发明中绝缘箱设计理论曲线s4的走势分布图。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明的具体实施方式。
如图1、2、3、4、5和6所示，本实施例LNG船用绝缘箱承压试验装置，该装置包括下压
板1和上压板2，所述下压板1的长度大于上压板2的长度，在所述下压板1上敷设有第一缓冲
垫3，第一缓冲垫3上放置有绝缘箱4，在所述绝缘箱4上表面铺设第二缓冲垫5，第二缓冲垫5
上放置压头6，
在上压板2的两个侧面分别安装两个位移传感器7，每个位移传感器7的导线按照顺序
联接到应变信号采集器，位移传感器将距离和时间信号传输至对应的应变信号采集器，该
应变信号采集器为高速静态应变数据采集仪，设备型号：DH3820，设备精度：满度值±50000
με；最小分辨率0.5με。
作为优选，本实施例中采用的位移传感器7为滑竿式位移传感器，设备型号：NS-
WY02，该位移传感器7通过磁力装置固定在上压板2的两侧；该位移传感器7的行程范围为0-
200mm，精度为0.01mm。
作为进一步优选，本实施例第一缓冲垫3的拉伸强度为10MPa，拉伸断长率为400%，
邵尔A硬度为H5，厚度为10mm；第二缓冲垫5的拉伸强度为10MPa，拉伸断长率为400%，邵尔A
硬度为H5，厚度为10mm。
本实施例LNG船用绝缘箱承压试验装置的试验方法，包括以下步骤，
第一步，将上压板2通过螺栓与试验机的上平台8连接在一起，下压板1通过螺栓与试验
机的下平台9固定在一起，本实施例采用的试验机为微机控制电液伺服压剪试验机，设备型
号：YAW-20000J，设备精度：0.1kN，该试验机中软件名称：YAW控制软件，
第二步，将第一缓冲垫3放置在下压板1上，然后将绝缘箱4平稳地放置在第一缓冲垫3
上，
第三步，选择与绝缘箱承压力相适应的压头6，将与压头6面积相同的第二缓冲垫5放置
在绝缘箱承压试验区域，然后再将压头6平稳地放置在第二缓冲垫5上，
第四步，将四个位移传感器7分别通过磁力装置固定在上压板2的两个侧面，每个侧面
分别安装两个位移传感器，安装完毕后，调整上压板2与绝缘箱4之间的位置和距离，使四个
位移传感器7的探针均与下压板1完全接触，
第五步，首先，移动压头进行预压一次，使绝缘箱4分别与第一缓冲垫3、第二缓冲垫5完
全贴合，然后卸载绝缘箱4，
第六步，启动试验机，移动压头将力均匀地施加到绝缘箱4上，当载荷均匀施加到绝缘
箱时，绝缘箱会产生相应的变形，应变信号采集器自动记录绝缘箱的压缩变形量，得到一组
力-位移曲线s1（如图3所示），根据力-位移曲线平衡原则，匀速地将力加载到规定载荷，如
果载荷不再上升，并且绝缘箱产生裂缝，则将载荷卸载至零，本次试验结束,
第七步，将通过四个位移传感器采集的四组力-位移曲线s1上的数据进行统计分析，得
到一组时间-位移曲线s2（如图4所示），然后与力-位移曲线s1进行合并，得到一组合成的
力-位移曲线s3（如图5所示），
第八步，根据绝缘箱每个承压面积5次试验数据，在合成的力-位移曲线s3上取每次试
验的最大极限破坏载荷，然后把5个极限破坏载荷进行平均计算，计算公式如下：
，其中为:绝缘箱一种承压面积的极限压强平均值，得到绝缘箱
承压面积-压力数据点；以绝缘箱承压面积为横坐标，以极限压强为纵坐标，重复进行8种不
同承压面积试验，得到8组承压面积-压力数据点，根据 8组有效的试验数据, 选择生成无
曲线散点图，然后增加趋势线，趋势线采用对数拟合方式，经过回归分析拟合出绝缘箱设计
理论曲线s4（如图6所示），公式如下：。
作为更进一步优选，本实施例所述第五步中预压阶段，压头的移动速度为6-60mm/
min；第六步中压头的移动速度为3-6mm/min。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对
本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体
实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，
其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。