本发明涉及软管屈曲变形受力检测领域，更具体地说，涉及一种复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验装置及方法。
背景技术：
1、管道技术目前已经成为了最主要的运输方式。但是由于日常生活和工业规模的不断扩张，且大部分管道身处的环境比较特殊，可能会由于年限的增加导致管道发生老化堵塞的现象，对于一般的小型管道最常见的疏通方法为软管疏通法。而目前，软管疏通法还存在一定的缺陷，当管道构型较为复杂，堵塞点距离管口较为远时，使用软管疏通法进行疏通从而造成管道内的受力较大而造成软管在管道内发生屈曲变形从而阻碍软管的疏通，用力过大可能会引起软管在管道内发生盘旋，造成管道内壁的损伤。因此需要提供一种检测软管在管道内的受力的装置，对软管疏通法中软管的推进具有重要意义。
2、目前对于软管在管道内发生屈曲变形的受力测试实验方法主要分为两种，一种是现场施工实验，另一种是通过等比例缩放进行室内试验，前者较为真实，更接近于实际的工作环境，成本较高，操作难度较大，不适用于高精度的实验研究，后者成本较低，结果精确，可对软管屈曲实验进行更全面地研究，同样也适用于不同类型的管道进行研究，比如斜管道、弯曲管道、复合管道的研究。然而，目前市面上对于软管实验平台还存在着一些技术问题，比如：实验系统功能单一，只能测单管道中软管的屈曲变形受力，受力测试不够准确，不能控制推力。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验装置及方法，可以准确、高效地测试软管在模拟管道内发生屈曲变形时的受力。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验装置，包括软管推进装置、软管屈曲实验装置和摄像机；
3、所述软管推进装置包括同步带轮、同步带、直流电机、编码器、导向轮、带轮输出轴、推进管、前支撑板和后支撑板，同步带轮通过带轮输出轴安装在前支撑板和后支撑板之间，所述同步带轮通过同步带连接，所述直流电机驱动所述同步带轮转动，所述推进管夹在上下两个同步带轮中间，所述直流电机安装在前支撑板上，所述编码器安装在后支撑板上，所述编码器通过联轴器与导向轮连接，所述导向轮位于同步带轮的右侧，推进管上下两侧的导向轮将推进管夹紧；
4、所述软管屈曲实验装置包括顶端推拉力传感器、底端推拉力传感器、软管、模拟管道和台架，所述顶端推拉力传感器固定在推进管上，所述推进管通过模拟管道与台架连接，所述底端推拉力传感器安装架在台架上，软管从推进管一端进入，从推进管另一端出来，并通过模拟管道与底端推拉力传感器接触；顶端推拉力传感器用于测软管前端的推力，底端推拉力传感器用于测软管底部载荷；
5、所述摄像机用于拍摄软管屈曲变形螺旋段和非螺旋段的长度。
6、按上述方案，所述软管推进装置还包括伺服电机、正反旋丝杆、无预压导轨、和载荷传感器；所述伺服电机驱动正反旋丝杆进行转动，正反旋丝杆与上下两个同步带轮连接；当伺服电机转动时，由于正反旋丝杆的上下旋向相反，上下同步带轮进行反方向运动从而控制同步带轮张开和夹紧。
7、按上述方案，所述伺服电机还与伺服电机减速器连接，伺服电机和伺服电机减速器固定在伺服电机安装板上。
8、按上述方案，所述软管屈曲实验装置还包括传感器后支架、顶端套筒、顶丝联轴器、底端套筒、顶丝和传感器安装架，所述顶端推拉力传感器固定在传感器后支架上，传感器后支架通过顶丝和顶丝联轴器和推进管进行固连，从而将顶端推拉力传感器固定在推进管上，底端推拉力传感器与传感器安装架固连，传感器安装架与台架固连，软管从推进管一端进入，从推进管另一端出来，并依次通过顶丝联轴器、传感器后支架、推拉力传感器和模拟管道，与底端套筒接触。
9、按上述方案，所述直流电机安装在直流电机安装板上，直流电机安装板固定在前支撑板上。
10、按上述方案，所述编码器固定在编码器安装板上，编码器安装板固定在后支撑板上。
11、按上述方案，所述导向轮通过导向轮轴与联轴器连接。
12、按上述方案，摄像机固定在摄像机安装架上，摄像机安装架固定在地面。
13、本发明还提供了一种复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验方法，采用所述的复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验装置，实验方法包括如下步骤：
14、s1、首先使用软管输送装置将软管推进管进行夹紧，并将软管从输送装置的一侧穿入，依次通过软管推进管、模拟管道、两个推拉力传感器，并将其安装固定在实验装置上；
15、s2、使用软管输送装置进行推进，通过编码器控制软管推进的长度；并通过增加直流电机的扭矩来增加推力，使推力逐渐增加直到软管推进指定长度为止；
16、s3、通过顶部和底部推拉力传感器测软管在推进过程中前端与末端受力的大小；
17、s4、通过摄像机拍摄软管推进过程中的屈曲变形，并测量出软管发生屈曲变形最终状态时螺旋段和非螺旋段的长度；
18、s5、通过s4得到软管在推进一定长度后在管道内发生屈曲变形时螺旋段长度与非螺旋段长度，之后步骤s3得到软管在管道内发生屈曲变形时顶部受力与底部受力的大小，通过最后根据推拉力传感器载荷大小和软管屈曲变形的长度得出其之间的关系。
19、实施本发明的复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验装置及方法，具有以下有益效果：
20、1、本发明提供了一种复杂管路中软管穿行受力及变形机理的实验研究方法，通过测试软管发生屈曲变形时顶端压力和底端压力，软管变形情况来综合评估受力的大小，克服了以往对软管屈曲变形受力测试不准确的缺陷。
21、2、本发明巧妙地利用推进管代替软管进行推进，并将软管与顶端套筒固连测力的方式，这样既能防止带轮直接挤压软管造成软管的破坏，又能够测软管的推力。
22、3、本发明提供了一种简单适用的实验装置，该实验装除了可以测复合管路中软管的受力外，还可以测单管路中软管的受力，置既可以测单管道内软管的受力，实现了一平台多用，减少了实验用具，降低了实验成本。
23、4、本发明可通过摄像机来实时获取软管在管道内屈曲变形的姿态，以便于测量软管螺旋段与非螺旋段长度。
1.一种复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验装置，其特征在于，包括软管推进装置、软管屈曲实验装置和摄像机；
2.根据权利要求1所述的复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验装置，其特征在于，所述软管推进装置还包括伺服电机、正反旋丝杆、无预压导轨、和载荷传感器；所述伺服电机驱动正反旋丝杆进行转动，正反旋丝杆与上下两个同步带轮连接；当伺服电机转动时，由于正反旋丝杆的上下旋向相反，上下同步带轮进行反方向运动从而控制同步带轮张开和夹紧。
3.根据权利要求2所述的复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验装置，其特征在于，所述伺服电机还与伺服电机减速器连接，伺服电机和伺服电机减速器固定在伺服电机安装板上。
4.根据权利要求1所述的复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验装置，其特征在于，所述软管屈曲实验装置还包括传感器后支架、顶端套筒、顶丝联轴器、底端套筒、顶丝和传感器安装架，所述顶端推拉力传感器固定在传感器后支架上，传感器后支架通过顶丝和顶丝联轴器和推进管进行固连，从而将顶端推拉力传感器固定在推进管上，底端推拉力传感器与传感器安装架固连，传感器安装架与台架固连，软管从推进管一端进入，从推进管另一端出来，并依次通过顶丝联轴器、传感器后支架、推拉力传感器和模拟管道，与底端套筒接触。
5.根据权利要求1所述的复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验装置，其特征在于，所述直流电机安装在直流电机安装板上，直流电机安装板固定在前支撑板上。
6.根据权利要求1所述的复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验装置，其特征在于，所述编码器固定在编码器安装板上，编码器安装板固定在后支撑板上。
7.根据权利要求1所述的复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验装置，其特征在于，所述导向轮通过导向轮轴与联轴器连接。
8.根据权利要求1所述的复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验装置，其特征在于，摄像机固定在摄像机安装架上，摄像机安装架固定在地面。
9.一种复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验方法，采用权利要求1-8任意一项所述的复杂管路中软管穿行受力及变形机理实验装置，实验方法包括如下步骤：
