(57)【要約】  装置は、管状サンプル（ＥＴ）に機械的に荷重をかけるためのものである。装置は、試験区域（ＺＴ）においてサンプル（ＥＴ）の中に収容され、試験区域（ＺＴ）よりも大きい長手方向延長部を有する少なくとも１つのパッカーを含み、ｉ）パッカー（Ｐ）の少なくとも第１部分の直径を局所的に変化させて、それが試験区域（ＺＴ）においてサンプル（ＥＴ）の内面に当たるようにするように命令される第１圧力手段（Ｃ１）、ｉｉ）パッカー（Ｐ）の第２部分に位置する内面の一部にわたって選択された第１内部圧力をかけるように命じられる第２圧力手段（Ｃ２）、及び／又は、ｉｉｉ）パッカー（Ｐ）の一方の端部から或る距離のところでサンプルに取り付けられて作用区域（ＺＡ）を定める少なくとも１つのプラグ部材（Ｂ１、Ｂ２）と協働して、作用区域（ＺＡ）においてサンプル（ＥＴ）に選択された第２内部圧力をかけるように命令される第３圧力手段（Ｃ３）を含む。
2008532029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状サンプル（ＥＴ）に機械的に荷重をかけるための装置（Ｉ）であって、試験区域（ＺＴ）において前記サンプルの中に収容され、前記試験区域（ＺＴ）よりも大きい長手方向延長部を有する少なくとも１つのパッカーを含み、前記パッカーが、ｉ）前記パッカーの少なくとも第１部分の直径を局所的に変化させて、それが前記試験区域（ＺＴ）において前記サンプル（ＥＴ）の内面に当たるようにするのに適した第１圧力手段（Ｃ１）、ｉｉ）前記パッカー（Ｐ）の第２部分に配置され、前記内面の一部にわたって第１の選択された内部圧力をかけるのに適した第２圧力手段（Ｃ２）、及び／又は、ｉｉｉ）前記パッカー（Ｐ）の一方の端部から或る距離のところで前記サンプルに取り付けられて作用区域（ＺＡ）を定める少なくとも１つのプラグ部材（Ｂ１、Ｂ２）と協働して、前記作用区域（ＺＡ）において前記サンプル（ＥＴ）に第２の選択された内部圧力をかけるのに適した第３圧力手段（Ｃ３）と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記サンプル（ＥＴ）の外面の選択された領域に配置され、前記選択された領域において前記サンプルが受ける応力状態を表す第１応力測定値を与えることが意図された、少なくとも１つの歪みゲージ（Ｊｋ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記サンプル（ＥＴ）の外面の２つの異なる選択された領域に配置され、前記選択された領域の各々において前記サンプルが受ける応力状態を表す第１応力測定値を与えることが意図された、少なくとも２つの歪みゲージ（Ｊｋ）を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
ｉ）前記サンプル（ＥＴ）を支持するのに適した２つの支持手段（Ｓ１，Ｓ２）、ｉｉ）前記サンプル（ＥＴ）の一方の端部に結合されて不均衡質量を定める偏心質量（ＤＭＥ）を備えた装置に設けられた励振手段（ＢＯ、ＡＲ’）に結合される回転モータ（ＭＴ）、及び、ｉｉｉ）調節可能な速度の前記モータ（ＭＴ）による前記偏心質量の回転を指示して、前記不均衡質量の関数である選択された振動励起を前記サンプル（ＥＴ）に課し、曲げにより前記サンプルを周期的に変形させるのに適した制御手段（ＭＣ）、をさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項３までの１項に記載の装置。
【請求項５】
前記支持手段（Ｓ１、Ｓ２）の少なくとも１つが、その位置が前記サンプルの振動の節に実質的に対応するように配置されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記制御手段（ＭＴ）が、前記サンプル（ＥＴ）が受けることになる応力の振幅の関数としてモータの回転速度を適合させるように構成されることを特徴とする請求項４及び請求項５と組み合わされた請求項２又は請求項３に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも一対の加速度計（Ａ１１、Ａ１２）が、前記サンプル（ＥＴ）の外面の選択された領域において互いに９０°をなすように配置されて、前記サンプルが受ける変位を表す第２測定値を与えること、並びに、前記制御手段（ＭＣ）が、前記選択された領域において前記サンプル（ＥＴ）が受ける曲げによる半径方向の変位の振幅が実質的に一定のままとなるように、前記一対の加速度計（Ａ１１、Ａ１２）によって与えられた最終第２測定値の関数として前記モータ（ＭＴ）の回転速度を適合させるように構成されることを特徴とする請求項４から請求項６までの１項に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも二対の加速度計（Ａ１１、Ａ１２、Ａｉ’１、Ａｉ’２）を含み、その各対の加速度計は、前記サンプル（ＥＴ）の外面の選択された他の領域において互いに９０°をなすように配置されて、前記選択された他の領域において取得され、前記選択された他の領域において前記サンプルが受ける変位を表す他の第２測定値を与えるようにすることが意図されること、並びに、前記制御手段（ＭＣ）が、最終第２測定値の組み合わせを生成して、前記選択された領域において前記サンプルが受ける曲げ変位の振幅が実質的に一定のままとなるように、前記組み合わせの関数として前記モータ（ＭＴ）の回転速度を適合させるように構成されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記管状サンプル（ＥＴ）が前記試験区域（ＺＴ）において互いに接続された少なくとも２つの管状構成材（Ｔ１、Ｔ２）によって構成されるときに、前記二対の加速度計（Ａ１１、Ａ１２、Ａｉ’１、Ａｉ’２）が接続部の両側に配置されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記制御手段（ＭＣ）が、前記加速度計の対（Ａ１１、Ａ１２、Ａｉ’１、Ａｉ’２）の少なくとも１つによって与えられる少なくとも最終第２測定値と、選択された領域における所望の曲げ変位振幅に対応する初期変位振幅を表す第２基準測定値とを比較して、前記比較の結果の関数として前記モータ（ＭＴ）の前記回転速度を適合させるように構成されることを特徴とする請求項７から請求項９までの１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記制御手段（ＭＣ）が、前記最終第２測定値によって表される変位振幅と前記所望の変位振幅との間の相対的な差を求め、この差を「調整」許容間隔と比較して、前記差が前記調整間隔の外側にあるときに前記モータ（ＭＴ）の前記回転速度を適合させるように構成されることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記モータ（ＭＴ）によって課された各回転を検出するのに適した、回転を検出するための装置（ＤＲ）を含むことを特徴とする請求項４から請求項１１までの１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記回転検出装置（ＤＲ）が、検出された各回転を表す信号を前記制御手段（ＭＣ）に送信するように構成され、受信された信号の数が選択された数に等しくなる度に前記制御手段（ＭＣ）が前記モータ（ＭＴ）の回転速度を適合させることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記パッカー（Ｐ）が、変形可能な環状膜（Ｍ）が取り付けられた実質的に変形可能でない支持体（ＴＵ）を含むこと、並びに、前記第１圧力手段が、前記実質的に変形可能でない支持体（ＴＵ）と前記膜（Ｍ）との間に選択された流体を導入して選択された圧力を適用するのに適した第１流体供給回路（Ｃ１）を含むことを特徴とする請求項１から請求項１３までの１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記流体が加圧液体であることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第２圧力手段が、前記選択された第１内部圧力を適用するように前記サンプル（ＥＴ）の内面に面する流体出力開口部を有する第２流体供給回路（Ｃ２）を含むことを特徴とする請求項１から請求項１５までの１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記第２流体供給回路（Ｃ２）が、密封状態で前記膜（Ｍ）を横切ることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記試験区域（ＺＴ）における前記サンプル（ＥＴ）の外面に近接して配置され、前記サンプル（ＥＴ）の周辺部で前記第２供給回路（Ｃ２）を介してもたらされたいかなる流体の漏れも検出するように構成された漏れ検出手段を含むことを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第２圧力手段内を移動する前記流体がガスであることを特徴とする請求項１６から請求項１８までの１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記第３圧力手段が、各々の作用区域に流体を供給して前記サンプル（ＥＴ）に前記選択された第２内部圧力をかけるのに適した第３流体供給回路（Ｃ３）を含むことを特徴とする請求項１から請求項１９までの１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記第３圧力手段の前記流体が加圧液体であることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１流体供給回路（Ｃ１）及び前記第３流体供給回路（Ｃ３）に接続されたルーティング装置（ＤＡ）と、前記ルーティング装置（ＤＡ）に結合されたポンプ（ＰＥ）とを含むことを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記パッカー（Ｐ）の支持体（ＴＵ）が、前記第３流体供給回路（Ｃ３）の一部を定める中空中央導管を形成し、且つ２つの相対する端部を有する管であり、その少なくとも一方の端部が作用区域（ＺＡ）に流体を供給するために作用区域（ＺＡ）の中に開口していることを特徴とする請求項２０から請求項２２までの１項と組み合わされた請求項１４に記載の装置。
【請求項２４】
前記パッカー（Ｐ）の２つの端部から或る距離のところに設置されて少なくとも１つの作用区域（ＺＡ）を定め、前記作用区域（ＺＡ）において前記サンプルに前記選択された第２内部圧力をかけるための、２つのプラグ部材（Ｂ１、Ｂ２）を含むことを特徴とする請求項１から請求項２３までの１項に記載の装置。
【請求項２５】
前記第１流体供給回路（Ｃ１）の一部及び／又は前記第２流体供給回路（Ｃ２）の一部が、前記中央導管の内部に収容されていることを特徴とする請求項２３及び請求項２４の組み合わせに記載の装置。
【請求項２６】
前記サンプル（ＥＴ）の選択された領域に設置され、前記選択された領域における前記サンプルの温度を表す第３測定値を与えるための、少なくとも１つの温度センサ（ＣＴ）を含むことを特徴とする請求項１から請求項２５までの１項に記載の装置。
【請求項２７】
前記サンプル（ＥＴ）の選択された領域に設置され、前記選択された領域における前記サンプルの内部圧力を表す第４測定値を与えるための、少なくとも１つの圧力センサ（ＣＰ）を含むことを特徴とする請求項１から請求項２６までの１項に記載の装置。
【請求項２８】
前記制御手段が、少なくとも幾つかの前記第１測定値から導出された第１結果を少なくとも幾つかの前記第２測定値から導出された第２結果と比較して、前記第１結果が前記第２結果と適合するときに試験の継続を許可するように構成されることを特徴とする請求項１から請求項２７までの１項に記載の装置。
【請求項２９】
前記制御手段（ＭＣ）が、前記モータ（ＭＴ）に、荷重試験の間、選択された一連の回転速度に従って前記偏心質量（ＤＭＥ）を回転駆動するように命令して、前記サンプル（ＥＴ）に選択された一連の振動励起を課すように構成されることを特徴とする請求項４から請求項２７までの１項に記載の装置。
【請求項３０】
管状サンプル（ＥＴ）に機械的に荷重をかけるための方法であって、試験区域（ＺＴ）において、前記試験区域（ＺＴ）よりも大きい長手方向延長部を有し、第１圧力手段（Ｃ１）及び第２圧力手段（Ｃ２）及び／又は第３圧力手段（Ｃ３）を備えた、少なくとも１つのパッカー（Ｐ）を前記サンプル（ＥＴ）の中に導入し、次いで、前記試験区域（ＺＴ）において、前記第１圧力手段（Ｃ１）を用いて前記パッカー（Ｐ）の少なくとも第１部分の直径を局所的に変化させて前記パッカー（Ｐ）を前記サンプル（ＥＴ）の内面に当て、前記第２圧力手段（Ｃ２）を用いて前記パッカー（Ｐ）の第２部分に位置する前記内面の一部にわたって選択された第１内部圧力をかけ、及び／又は、パッカーの一方の端部から或る距離においてサンプル（ＥＴ）に少なくとも１つのプラグ部材（Ｂ１、Ｂ２）を取り付けて作用区域（ＺＡ）を定め、次いで、第３圧力手段（Ｃ３）を用いて前記作用区域（ＺＡ）において前記サンプルに選択された第２内部圧力をかけるステップからなることを特徴とする方法。
【請求項３１】
前記選択された領域において前記サンプルが受ける応力状態を表す第１応力測定値を得るために、前記サンプル（ＥＴ）の外面の少なくとも１つの選択された領域に、少なくとも１つの歪みゲージ（Ｊｋ）が設けられることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
２つの前記選択された領域の各々において前記サンプルが受ける応力状態を表す第１応力測定値を得るために、前記サンプル（ＥＴ）の外面の少なくとも２つの選択された領域に、少なくとも２つの歪みゲージ（Ｊｋ）が設けられることを特徴とする請求項３０又は請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記サンプル（ＥＴ）がその上に設置される２つの支持手段（Ｓ１，Ｓ２）と、前記サンプル（ＥＴ）の一方の端部に結合されて不均衡質量を定める偏心質量（ＤＭＥ）を備えた装置に設けられた励振手段（Ｂ、ＡＲ’）に結合される回転モータ（ＭＴ）と、がさらに設けられ、前記不均衡質量の関数である選択された振動励起を前記サンプル（ＥＴ）に課して前記サンプルを曲げにより周期的に変形させるように、前記偏心質量（ＤＭＥ）が、前記モータ（ＭＴ）を用いて調節可能な速度で回転駆動されることを特徴とする請求項３０から請求項３２までの１項に記載の方法。
【請求項３４】
前記支持手段（Ｓｉ、Ｓ２）の少なくとも１つが、サンプル（ＥＴ）の１つの振動の節に配置されることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
予備基準ステップの間に、前記モータ（ＭＴ）の初期回転速度が、前記サンプル（ＥＴ）が受けることになる応力の振幅の関数として最初に選択されることを特徴とする請求項３３と組み合わされた請求項３１及び請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記予備基準ステップの後で、前記モータ（ＭＴ）の回転速度が、第１測定値によって表される前記サンプル（ＥＴ）が受けた曲げ応力の振幅が実質的に一定のままとなるように適合されることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記サンプル（ＥＴ）の外面の選択された領域において、互いに９０°をなすように配置される、前記サンプル（ＥＴ）が受ける変位を表す第２測定値を与えることが意図された少なくとも一対の加速度計（Ａ１１、Ａ１２）が設けられ、前記モータ（ＭＴ）の回転速度が、前記選択された領域において前記サンプル（ＥＴ）が受ける曲げによる半径方向の変位の振幅が実質的に一定のままとなるように、各対の加速度計（Ａ１１、Ａ１２）によって与えられた最終第２測定値の関数として適合されることを特徴とする請求項３３から請求項３６までの１項に記載の方法。
【請求項３８】
前記サンプルの前記外面の他の選択された領域において少なくとも二対の他の加速度計（Ａ１１、Ａ１２、Ａｉ’１、Ａｉ’２）が設けられ、各対の加速度計が、前記サンプル（ＥＴ）の前記外面の他の選択された領域において互いに９０°をなすように配置され、前記他の選択された領域において前記サンプル（ＥＴ）が受ける変位を表す他の第２測定値を与えることが意図されること、並びに、最終第２測定値の組み合わせが生成されて、前記選択された領域において前記サンプル（ＥＴ）が受ける曲げ変位の振幅が実質的に一定のままとなるように、前記組み合わせの関数として前記モータ（ＭＴ）の回転速度が適合されることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
少なくとも一対の加速度計（Ａ１１、Ａ１２、Ａｉ’１、Ａｉ’２）によって与えられた少なくとも前記最終第２測定値が、選択された領域における所望の曲げ変位振幅に対応する初期変位振幅を表す第２基準測定値と比較され、次いで、前記モータ（ＭＴ）の回転速度が前記比較の結果の関数として適合されることを特徴とする請求項３７又は請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記最終第２測定値によって表される変位振幅と前記所望の曲げ変位振幅との間の相対的な差が求められ、次に、前記差が前記「調整」許容間隔限度と比較されて、前記差が調整間隔の外側にあるときに前記モータの回転速度が適合されることを特徴とする請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記モータ（ＭＴ）によって課される各回転が検出されることを特徴とする請求項３３から請求項４０までの１項に記載の方法。
【請求項４２】
前記モータ（ＭＴ）の回転速度が、受信された信号の数が選択された数に等しくなる度に適合されることを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記選択された領域における前記サンプルの温度を表す第３測定値を得るために前記サンプル（ＥＴ）の前記選択された領域に設置される、少なくとも１つの温度センサ（ＣＴ）が設けられることを特徴とする請求項３０から請求項４２までの１項に記載の方法。
【請求項４４】
前記選択された領域における前記サンプルの内部圧力を表す第４測定値を得るために前記サンプルの前記選択された領域に設置される、少なくとも１つの圧力センサ（ＣＰ）が設けられることを特徴とする請求項３０から請求項４３までの１項に記載の方法。
【請求項４５】
荷重試験の間、前記モータ（ＭＴ）が、選択された一連の回転速度に従って偏心質量（ＤＭＥ）を備える前記装置を回転駆動して、選択された一連の振動励起を課すように命令されることを特徴とする請求項３３から請求項４４までの１項に記載の方法。
【請求項４６】
少なくとも幾つかの前記第１測定値から導出された第１応力結果を、少なくとも幾つかの前記第２測定値から導出された第２半径方向変位結果と比較して、前記第１結果が前記第２結果と適合するときに試験の継続を許可することを特徴とする請求項３０から請求項４５までの１項に記載の方法。
【請求項４７】
前記試験区域（ＺＴ）における前記サンプル（ＥＴ）周辺部で漏れ検出が行われることを特徴とする請求項３０から請求項４６までの１項に記載の方法。
【請求項４８】
ｉ）単一の管、ｉｉ）第１管を定める第１管状構成材及び第２管を定め溶接によって前記第１管に接続された第２管状構成材、ｉｉｉ）雄ねじが設けられた第１管を定める第１管状構成材及び前記雄ねじと協働してねじ接続部を構成することが意図された雌ねじが設けられた第２管を定める第２管状構成材、ｉｖ）雄ねじが設けられた第１管を定める第１管状構成材、雄ねじが設けられた第２管を定める第２管状構成材、及び前記雄ねじとそれぞれ協働してねじ接続部を構成することが意図された２つの雌ねじが設けられた継手を定める第３管状構成材、並びにｖ）一連の環状雄レリーフ及び溝が外面上に設けられた第１管を定める第１管状構成材、及び、前記一連の雄と対応し、前記一連の雄と協働して２つの管の間の接続部を構成することを意図された一連の環状雌レリーフ及び溝が内面上に設けられた第２管を定める第２管状構成材からなる群から選択されたるサンプル（ＥＴ）に荷重をかけるための、上記請求項の１項に記載の方法及び装置（Ｉ）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状サンプルのための機械的荷重試験に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで用いられる「管状サンプル」という用語は、任意の管、又は、場合によっては継手を介して、互いに接続された管組立体を意味する。結果として、それは、単一の管、又は例えば溶接のような何らかの手段によって接続された２つの管、或いは、互いに一つにされる雄ねじ及び雌ねじによって構成されるねじ接続部を介して接続されたそれぞれ雄ねじ及び雌ねじを有する２つの管、若しくは、各々に雄ねじが設けられ、２つの雌ねじが設けられた継手によって構成されるねじ接続部を介して互いに接続された２つの管のいずれであってもよい。
さらに、ここで用いられる「管」という用語は、油井又は精油所のような圧力及び／又は機械的荷重及び／又は腐食及び／又は温度に関して厳しい作業環境で用いられることが意図された任意の管状構成材を意味する。したがって、それは、例えば、ドリルパイプ、或いは、ケーシングのための、又は油若しくはガスの生産のための（チュービング）、滑らかな又はねじ切りされた無溶接管、又はライン、又はパイプラインに関するものであってもよい。
【０００３】
管状サンプルに課される静荷重の種々の組み合わせに相当する挙動を表すために、当業者は、普通は、その２つの主軸がそれぞれサンプルが受ける軸方向荷重及び圧力を表し、その軸方向荷重は場合によっては圧縮、張力又は曲げを含む、ミーゼスの楕円を使用する。
実験室内で荷重の組み合わせの下での管状サンプルの挙動を試験するために、当業者は、荷重ベンチ（それが動荷重を生み出すときには疲労ベンチと呼ばれる）を含む装置を使用して、ミーゼスの楕円を用いて荷重の組み合わせの挙動を観測する。
公知の静荷重装置の第１の例として挙げられるのは、端部がプラグに取り付けられた管状サンプルの中に加圧流体を導入することからなる装置であり、第２の例は、管状サンプルの内部又は外部に配置されるジャッキを用いることからなる装置であり、第３の例は、上記の２つのタイプの組み合わせからなる装置である。
【０００４】
内部加圧流体を用いるタイプの装置においては、管状サンプルは、張力及び圧力の両方を受ける。これは、内部加圧流体が、管状サンプルの内壁に対する（本質的には半径方向の）圧力だけでなく、端部におけるプラグ手段に対する（本質的には軸方向の）圧力も誘起し、これが管状サンプルに対する軸方向張力を誘起するという事実によるものである。張力の強さは圧力に比例するため、圧力が変化するときに張力も同じ割合で変化する。したがって、このタイプの装置では、張力の影響と切り離して圧力の影響の研究をすることは不可能である。それゆえ、このタイプの装置は、圧力と軸方向張力の全ての組み合わせを探査することができるわけではないが、ミーゼスの楕円の主軸のセグメントによってモデル化されることができる組み合わせだけは探査することができる。
内部ジャッキ又は外部ジャッキを用いるタイプの装置においては、管状サンプルは、軸方向張力のみを受ける。したがって、このタイプの装置は、圧力のみの影響の研究をすることはできず、そしてまた、圧力と軸方向張力の任意の組み合わせの研究をすることもできないが、ミーゼスの楕円を表す平面の横座標（Ｘ）のセグメントによってモデル化されることができる組み合わせの研究だけは可能である。
ジャッキと内部加圧流体との両方を用いる装置では、ミーゼスの楕円を表す平面の少なくとも一部を説明することができるが、その代わり装置は複雑になる。
【０００５】
さらに、上記で提示された装置は、静的な方法でサンプルに荷重をかけるためにのみ用いることができる。しかしながら、このタイプの荷重は、例えば、数キロメートル離れたところに位置する場合もある坑井頭部に海洋プラットフォームを連結する管及び接続部からなる構造体において直面するような、或いはストリングの回転を必要とする傾斜坑井において同様の構造体が直面するような、動荷重も課す特定の厳しい作動条件を再現することができない。こうした構造体は、内部静圧荷重及び／又は軸方向張力荷重に重ねあわされる場合がある、周期的曲げ荷重を受ける。そのため、疲労ベンチとも呼ばれる装置が、動荷重の下でサンプルを試験するために用いられる。
【発明の開示】
【０００６】
したがって、本発明は、ジャッキと加圧流体を同時に用いる静的装置に代わるものを提案することと、随意的に動的な方法でサンプルを試験することを目的とする。
この目的のために、本発明は、試験区域においてサンプルの中に収容され、試験区域よりも大きい長手方向延長部を有する少なくとも１つのパッカーを含み、パッカーが、第１に、パッカーの少なくとも第１部分の直径を局所的に変化させて、それが試験区域においてサンプルの内面に当たるようにするための第１圧力手段、第２に、パッカーの第２部分に配置され、サンプルの内面の一部にわたって選択された第１内部圧力をかけるように命令される第２圧力手段、及び／又は、第３に、パッカーの一方の端部から或る距離のところでサンプルに取り付けられて作用区域を定める少なくとも１つのプラグ部材と協働して、作用区域においてサンプルに第１圧力とは独立した第２の選択された内部圧力をかけるように命令される第３圧力手段を備える、管状サンプルに機械的に荷重をかけるための装置を提案する。
【０００７】
本発明の装置は、別々に又は組み合わせてとられる相補的な特徴を含んでもよく、それは具体的には以下の通りである。
・少なくとも１つの歪みゲージが、サンプルの外面の選択された領域に配置され、選択された領域においてサンプルが受ける応力状態を表す第１応力測定値を与える。
・少なくとも２つの歪みゲージが、サンプルの外面の２つの異なる選択された領域に配置され、２つの選択された領域においてサンプルが受ける応力状態を表す第１応力測定値を与える。
・所望の曲げによる歪みは、例えば、初期第１基準測定値に対応する。
・サンプルを支持することが意図された２つの支持手段、サンプルの一方の端部に結合されて不均衡質量を定める偏心質量を備えた装置に設けられた励振手段に結合される回転モータ、調節可能な速度のモータによる偏心質量の回転を指示して、不均衡質量の関数である選択された振動励起をサンプルに課し、周期的曲げによりサンプルを変形させるように命令される制御手段。
・少なくとも１つの支持手段は、その位置（又はそれらの各々の位置）がサンプルの１つの（又はそれ以上の）振動の節に実質的に対応するように配置されることができる。
・制御手段は、サンプルが受けることになる曲げ応力を表す応力の振幅の関数としてモータの回転速度を適合させるように命令される。
・少なくとも一対の加速度計が、サンプルの外面の選択された領域において互いに９０°をなすように配置されて、サンプルが受ける変位を表す第２測定値を与える。この場合、制御手段は、選択された領域においてサンプルが受ける曲げによる半径方向の変位の振幅が実質的に一定のままとなるように、一対の加速度計によって与えられた最終第２測定値の関数としてモータの回転速度を適合させるように命令される。
【０００８】
・少なくとも二対の他の加速度計が設けられる。この場合、他の各対の加速度計は、サンプルの外面の選択された他の領域において互いに９０°をなすように配置されて、選択された他の領域において取得され、選択された他の領域においてサンプルが受ける変位を表す他の第２測定値を与える。制御手段は、最終第２測定値の組み合わせを生成して、選択された領域においてサンプルが受ける曲げによる変位の振幅が実質的に一定のままとなるように、組み合わせの関数としてモータの回転速度を適合させるように意図される。
・管状サンプルが、試験区域において互いに接続された少なくとも２つの管状構成材によって構成されるときには、二対の加速度計が接続部の両側に配置されることが好ましい。
・制御手段は、加速度計の対の少なくとも１つによって与えられた少なくとも最終第２測定値と、選択された領域における所望の曲げ変位振幅に対応する初期変位振幅を表す第２基準測定値とを比較して、比較の結果の関数としてモータの回転速度を適合させることが意図される。
・制御手段は、変位振幅（最終第２測定値によって表される）と所望の曲げ変位振幅との間の相対的な差を求め、この差を「調整」許容間隔限度と比較して、その差が調整間隔の外側にあるときにモータの回転速度を適合させるように命令されることができる。
【０００９】
・回転（ｒｏｔａｔｉｏｎ）（又は回転（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）若しくはサイクル）を検出するための装置は、モータによって課された各回転（又は回転若しくはサイクル）を検出するように命令される。
・回転検出装置は、例えば、検出された各回転を表す信号を制御手段に送信して、受信された信号の数が選択された数に等しくなる度に制御手段にモータの回転速度を適合させるように命令される。
・制御手段は、荷重試験の間、選択された一連の回転速度に従って偏心質量を回転駆動して、サンプルに選択された一連の振動励起を課すことをモータに指示するように命令されることができる。
・パッカーは、変形可能な環状膜が取り付けられた実質的に変形可能でない支持体を含んでもよい。この場合、第１圧力手段は、実質的に変形可能でない支持部と膜との間に選択された流体（例えば加圧液体）を導入して選択された圧力をかけるように命令される第１流体供給回路を含む。
・第２圧力手段は、選択された第１内部圧力をかけるためにサンプルの内面に面する流体出力開口部を有する、流体（例えばガス）を供給するための第２回路を含む。
・第２流体供給回路は、例えば、密封された状態で膜を横切る。
【００１０】
・漏れ検出手段は、試験区域におけるサンプルの外面に近接して配置され、サンプルの周辺部での（第２供給回路を介してもたらされる）いかなる流体の漏れも検出するように命令される。
・第３圧力手段は、各々の作用区域に流体（例えば加圧液体）を供給してサンプルに選択された第２内部圧力をかけるのに適した第３流体供給回路を含んでもよい。
・ルーティング装置が、第１及び第３流体供給回路に接続され、ポンプがルーティング装置に結合される。
・パッカー支持体は、例えば、第３流体供給回路の一部を定める中空中央導管を形成し、２つの相対する端部を有し、その少なくとも一方の端部が作用区域に流体を供給するために作用区域の中に開口している管である。
・パッカーの２つの端部から或る距離のところに、２つのプラグ部材が設置され、サンプルが選択された第２内部圧力を受ける少なくとも１つの作用区域を定める。
・第１流体供給回路の一部及び／又は第２流体供給回路の一部は、中央導管の内部に収容されることができる。
【００１１】
・少なくとも１つの温度センサが、サンプルの選択された領域に設置され、選択された領域におけるサンプルの温度を表す第３測定値を与える。
・少なくとも１つの圧力センサが、サンプルの選択された領域に設置されることを意図され、選択された領域におけるサンプルの内部圧力を表す第４測定値を与える。
・制御手段は、少なくとも幾つかの第１測定値から導出された第１結果を少なくとも幾つかの第２測定値から導出された第２結果と比較して、第１結果が第２結果と適合するときに試験の継続を許可するように命令されることができる。
【００１２】
本発明はまた、試験区域において、試験区域よりも大きい長手方向延長部を有し、第１及び第２及び／又は第３圧力手段を備えた、少なくとも１つのパッカーをサンプルの中に導入し、次いで、試験区域において、第１圧力手段を用いてパッカーの少なくとも第１部分の直径を局所的に変化させてパッカーをサンプルの内面に当て、第２圧力手段を用いてパッカーの第２部分に位置する内面の一部にわたって選択された第１内部圧力をかけ、及び／又は、パッカーの一方の端部から或る距離のところでサンプルに少なくとも１つのプラグ部材を取り付けて作用区域を定め、次いで、第３圧力手段を用いて作用区域においてサンプルに選択された第２内部圧力をかけることからなる、管状サンプルに機械的に荷重をかけるための方法に関する。
【００１３】
本発明の方法は、別々に又は組み合わせてとられる相補的な特徴を含んでもよく、それは具体的には以下の通りである。
・選択された領域においてサンプルが受ける応力状態を表す第１応力測定値を得るために、サンプルの外面の選択された領域に配置される、少なくとも１つの歪みゲージを用いることができる。
・２つの選択された領域においてサンプルが受ける応力状態を表す第１応力測定値を得るために、サンプルの外面の２つの異なる選択された領域に配置される、少なくとも２つの歪みゲージを用いることができる。
・サンプルがその上に設置される２つの支持手段と、サンプルの一方の端部に結合されて不均衡質量を定める偏心質量を備える装置に設けられた励振手段に結合される回転モータと、が用いられ、偏心質量は、モータを用いて調節可能な速度で回転駆動されて、不均衡質量の関数である選択された振動励起をサンプルに課して、サンプルを曲げにより周期的に変形させることができる。
・少なくとも１つの支持手段が、実質的にサンプルの１つの振動の節に配置される。
【００１４】
・モータの初期回転速度が、サンプルが受けることになる応力の振幅の関数として最初に選択される、予備基準ステップを設けることができる。
・予備基準ステップの後で、モータの回転速度は、第１測定値によって表されるサンプルが受けた曲げ応力の振幅が実質的に一定のままとなるように適合されることができる。
・サンプルが受ける変位を表す第２測定値を得るために、サンプルの外面の選択された領域において互いに９０°に配置される、少なくとも一対の加速度計を用いることができる。この場合、モータの回転速度は、選択された領域においてサンプルが受ける曲げによる半径方向の変位の振幅が実質的に一定のままとなるように、一対の加速度計によって与えられた最終第２測定値の関数として適合される。
・他の二対の加速度計を用いることも可能である。この場合、他の各対の加速度計は、サンプルの外面の他の選択された領域において互いに９０°をなすように配置され、選択された他の領域においてサンプルが受ける変位を表す他の第２測定値を与える。最終第２測定値の組み合わせは、これらの組み合わせの関数としてモータの回転速度を適合させて、選択された領域においてサンプルが受ける曲げ変位の振幅を一定のままにするようにされることができる。
・少なくとも一対の加速度計によって与えられた少なくとも最終第２測定値が、選択された領域における所望の曲げ変位振幅に対応する初期変位振幅を表す第２基準測定値と比較され、次いで、モータの回転速度が比較の結果の関数として適合されることができる。
【００１５】
・最終第２測定値によって表される変位振幅と所望の曲げ変位振幅との間の相対的な差が求められ、次に、この差が「調整」許容間隔限度と比較されて、その差が調整間隔の外側にあるときにモータの回転速度が適合されることができる。
・モータによって課される各回転は、例えば、受信された信号の数が選択された数に等しくなる度にモータの回転速度を適合させるために検出されることができる。
・荷重試験の間、モータは、サンプルに選択された一連の振動励起を課すために、選択された一連の回転速度を用いて偏心質量を回転駆動させるように命令されることができる。
・試験区域におけるサンプル周辺部の漏れを検出することができる。
・第２の選択された内部圧力がサンプルに適用される２つの作用区域を定めるために、パッカーの２つの端部から或る距離のところで、サンプルに２つのプラグ部材を取り付けることができる。
・選択された領域におけるサンプルの温度を表す第３測定値を得るために、少なくとも１つの温度センサをサンプルの選択された領域において用いることができる。
・選択された領域におけるサンプルの内部圧力を表す第４測定値を得るために、少なくとも１つの圧力センサをサンプルの選択された領域において用いることができる。
・少なくとも幾つかの第１測定値から導出された第１応力結果を、少なくとも幾つかの第２測定値から導出された第２半径方向変位結果と比較して、第１結果が第２結果と適合するときに試験の継続を許可することができる。
【００１６】
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照しながらなされる以下の詳細な説明の考察から明らかとなるであろう。
添付の図面は、本発明を説明することにのみ役立つのではなく、適切な場合にはその定義に寄与することにも役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
管状サンプルＥＴに機械的に荷重をかけるための装置Ｉの実施形態を説明するために、図１及び図２を最初に参照する。
初めに示されたように、ここで用いられる「管状サンプル」という用語は、任意の管、又は随意的には継手を介して、互いに接続された管の組立体を意味する。結果として、本発明は、以下の形態の管状サンプルに機械的に荷重をかけるように適合される。
・単一の管（又は管状構成材）
・例えば溶接などの任意の手段によって接続された２つの管（又は管状構成材）
・雄ねじが設けられた第１管（又は管状構成材）と、雄ねじと協働してねじ接続部を構成することが意図された雌ねじが設けられた第２管（又は管状構成材）
・雄ねじが設けられた第１管（又は管状構成材）と、同じく雄ねじが設けられた第２管（又は管状構成材）と、雄ねじとそれぞれ協働してねじ接続部を構成することが意図された２つの雌ねじが設けられた継手（又は管状構成材）
【００１８】
図１に示された例においては、装置Ｉは、より具体的には、動的機械的荷重に適合されている。しかしながら、本発明は、このケースに限定されない。本発明は、動的機械的荷重と静的機械的荷重の両方に関する。
ここで用いられる「静的機械的荷重」という用語は、管状サンプルへの圧力及び／又は張力の適用に起因する、或る時間間隔にわたって実質的に一定である荷重を意味し、「動的機械的荷重」という用語は、圧力及び／又は張力だけでなく、サンプルを周期的曲げによって変形させることを意図して選択された振動励起も管状サンプルに適用することに起因するような、時間と共に変化する全ての他のタイプの荷重を意味する。
さらに、ここで用いられる「周期的荷重の振幅」という用語は、波の頂点間の距離の半分を意味する。
図１に示されるように、本発明の装置Ｉは、まず第１に、サンプルＥＴに機械的に荷重をかけることを意図した第１部分（又はベンチ）を備える。この第１部分は、試験区域ＺＴにおいてサンプルＥＴの内部に収容されたパッカーＰ（図２に示される）を（少なくとも）含む。
【００１９】
図１に示された非限定的な例において、管状サンプルＥＴ（以下サンプルと呼ぶ）は、各々に雄ねじ（図示せず）が設けられた第１のＴ１管及び第２のＴ２管と、それぞれ雄ねじと協働して、試験されるべきねじ接続部を構成する２つの雌ねじが設けられた継手ＭＲとによって構成される。この理由のため、試験区域ＺＴは継手ＭＲに位置する。明らかに、サンプルＥＴのいずれの他の区域も、試験の対象となり得る。
【００２０】
本発明に係るパッカーＰは、試験区域ＺＴよりも大きい（管の長手軸に沿った）長手方向延長部を備えなければならず、且つ第１及び第２及び／又は第３圧力手段を含む。
第１圧力手段は、パッカーＰの少なくとも第１部分ＰＰの直径を局所的に変化させて、それを試験区域ＺＴにおいてサンプルＥＴの内面に当てるように命令される。
例として、図２に示されるように、パッカーＰの直径の局所的変化は、パッカーＰの管ＴＵの外面上に密封状態で設置された変形可能な環状膜Ｍと、第１圧力手段の一部を形成する第１供給回路Ｃ１を介して管の外面と膜Ｍとの間に選択された圧力で供給される選択された流体とを用いてなされることができる。
膜Ｍは、この場合、パッカーＰの中央領域に位置する。
図３に示されたバリエーションにおいて、パッカーＰは、良好な流体分配及び内部圧力の適用を可能にするボス又は剛毛が随意的に設けられた、好ましくは滑らかな２つの部分Ｍ１及びＭ２によって両側に延長される、中央部分ＰＣを含む変形可能な膜Ｍを備える。
【００２１】
第１供給回路Ｃ１を介して注入される加圧流体は、膜Ｍの少なくとも一部（少なくともＭ１及びＭ２）がサンプルＥＴの内壁に触れて平らになることを可能にし、それにより、試験区域ＺＴにおいてサンプルＥＴの内部でパッカーＰを固定化し、その一方で、（特に膜の中央部分において）試験区域ＺＴの少なくとも一部を隔離する。
この流体は、水のような加圧液体であることが好ましい。その最大圧力は、サンプルＥＴの直径に依存する。例えば、７インチより大きい直径については６００バールの最大圧力が想定され、この値は使用されるポンプの形式にもちろん依存する。
【００２２】
第２圧力手段は、パッカーＰの第２部分に面して位置するサンプルＥＴの内面の一部に第１の選択された内部圧力ＰＩ１をかけるように命令される。図２に示された例において、パッカーＰの第２部分は膜Ｍに位置する。それは、膜Ｍがその上に延びる第１部分ＰＰのサブ部分を構成する。対照的に、図３に示された例において、パッカーＰの第２部分は、膜Ｍの２つの端部Ｍ１及びＭ２の間に位置する中央部分ＰＣである。
例えば、図２に示されるように、第２圧力手段は、サンプルＥＴの内面に面して開口した出口が設けられた、流体Ｃ２を供給するための第２回路を備える。第２供給回路Ｃ２は、パッカーＰの第２部分に位置するサンプル区域ＥＴに選択された圧力で流体を供給して、第１内部圧力ＰＩ１がかけられ、それにより、厳しい採鉱条件の間に直面するのと同様の本質的に半径方向の圧力の下にサンプルＥＴ（より正確にはここではそのねじ接続部）を局所的に置くことを可能にする。
第２供給回路Ｃ２内を循環する流体は、ヘリウムのような加圧ガスであることが好ましい。その最大圧力は、サンプルＥＴの直径に依存する。例えば、７インチより大きい直径については６００バールの最大圧力が想定され、この値は使用されるポンプの形式に明らかに依存する。
【００２３】
第３圧力手段は、パッカーＰの一方の端部から選択された距離のところに設置された少なくとも１つのプラグ部材Ｂ１と協働して、サンプルＥＴが第２の選択された内部圧力ＰＩ２を受ける作用区域ＺＡをサンプルＥＴ内に定める。したがって、サンプルＥＴの作用区域ＺＡ内に張力を誘起することができる。
例えば、プラグ部材Ｂ１は、サンプルＥＴの２つの端部の一方に取り付けられる。この端部にねじが設けられているときには、ねじで締めることによって取り付けを行うことができる。
軸方向張力荷重をサンプルＥＴの全長にわたって誘起するときには、２つのプラグ部材Ｂ１及びＢ２が設けられる。例えば、プラグ部材Ｂ１、Ｂ２は各々、サンプルＥＴの２つの端部の一方に取り付けられる。そのため、作用区域ＺＡは、２つのプラグ部材Ｂ１とＢ２との間に延びる。サンプルＥＴの２つの端部にねじが設けられているときには、プラグ部材Ｂ１及びＢ２は共にねじで締めることによって接合されることができる。バリエーションとして、任意の他の手段、例えば、サンプルの端部とプラグ部材との間の連続溶接とすることができる。
【００２４】
軸方向張力荷重の値Ｔは、例えば、次式によって与えられる。
Ｔ＝π（ＰＩ２）（ＩＤt2−ＩＤp2）／４
ここで、ＩＤtは、サンプルＥＴの、したがって管Ｔ１、Ｔ２の内径であり、ＩＤpは、パッカーＰの管ＴＵの内径であり、（ＰＩ２）は、第２の内部圧力である。
バリエーションとして、パッカーＰの両側において、サンプルＥＴ内に２つの独立した作用区域を形成して、それらが対応するサンプルの２つの部分の各々に軸方向張力をかけることを想定することができる。
【００２５】
例えば、図２に示されるように、第３圧力手段は、各々の作用区域ＺＡに加圧流体を供給するようにされた第３流体供給回路Ｃ３を含む。
各作用区域ＺＡに供給するために、例えば、パッカーＰの管ＴＵが用いられてもよい。より正確には、管ＴＵが空であるときには、それは、第３回路Ｃ３を介して送達された流体を流すように働き、第３回路の一部を構成する。例えば、図２に示されるように、第３回路Ｃ３は、管ＴＵに加圧流体が供給されることを可能にする、管ＴＵの壁の中に形成された貫通オリフィスに接続される出口を備える。
第３供給回路Ｃ３内を移動する流体は、例えば水のような加圧液体であることが好ましい。例えば、６００バールの最大圧力が、サンプルＥＴの直径に関係なく想定される。
【００２６】
試験区域ＺＴと作用区域ＺＡとの隔離を最適化するために、第１圧力手段内を移動してパッカーＰの膜Ｍを膨らませることが意図された流体の圧力は、第１内部圧力ＰＩ１及び第２内部圧力ＰＩ２よりも高くなるように選択される。
同じ流体が第１流体供給回路Ｃ１及び第３流体供給回路Ｃ３内を移動するときには、これらは、例えば、ルーティング装置ＤＡに接続されてもよく、それはまた高圧ポンプＰＥに接続される。こうしたルーティング装置ＤＡを用いて、例えば、管ＴＵと膜Ｍ（又はその中央部分ＰＣ）との間に位置する各区域に選択された圧力をかけることによって、サンプルＥＴ内でパッカーＰの固定化を開始することが可能となり、サンプルＥＴに張力をかけるべき場合には、第１回路Ｃ１が閉じられ、第３回路Ｃ３が開かれて、各作用区域ＺＡに第２内部圧力ＰＩ２がかけられる。
明らかに、各供給回路Ｃ１からＣ３は、それ独自の高圧ポンプで供給されてもよい。
【００２７】
中空（又は空の）管ＴＵが存在するときには、第１回路Ｃ１及び第２回路Ｃ２の少なくとも一部が管ＴＵの内部に収容されるならば有利である。この場合、第１回路Ｃ１からの各出口は、対応する膜Ｍのところで管ＴＵの壁に形成された少なくとも１つの貫通オリフィスに接続される。パッカーＰの（図２に示される）第１の実施形態において、第２回路Ｃ２は、オリフィスのところで管ＴＵの壁を横切って、膜Ｍに形成された別の貫通オリフィスに密封状に接続される。パッカーＰの（図３に示される）第２の実施形態において、第２回路Ｃ２は、中央部分ＰＣにおいて管ＴＵの壁中に形成された貫通オリフィスに密封状態で接続される。
【００２８】
サンプルＥＴに課される応力を固定するためばかりでなく、課された応力に起因する歪み及び／又は変位を測定するためにも、少なくとも１つの歪みゲージＪｋ（指数ｋは、この場合は使用されたゲージの数を表す）、及び／又は、少なくとも一対の加速度計Ａｉ１及びＡｉ２（指数ｉは、この場合は使用された対の数を表す）が、サンプルＥＴの外面に配置される。
各々の歪みゲージＪｋは、このサンプルが（選択された領域において）局所的に受ける応力状態を表す第１応力測定値を与えるために、サンプルＥＴの外面の選択された領域に（例えば接着することによって）配置される。
少なくとも２つの歪みゲージが用いられることが好ましい。この数は限定されない。数が多くなれば、サンプルＥＴが受ける応力のマッピングがより正確になり、したがって局所歪みのマッピングがより正確になる。
歪みゲージＪｋはいずれの形式であってもよい。特に、それらは、一軸歪みゲージ及び／又は、図４に示されるように三方向ロゼットの形態に配置された多軸歪みゲージであってもよい。
これらの歪みゲージＪｋのおかげで、特に最初に（予備基準ステップ）、１つ又はそれ以上の領域（又は区域）においてサンプルＥＴが受ける応力状態（一軸又は多軸）を求めて、かけられる荷重の影響を求めることができる。
【００２９】
実質的に４００ｍｍの長さを有するねじ継手ＭＲを用いてねじ接続された２４０ｍｍに近い外径と２３００ｍｍの長さを有する２つの管Ｔ１及びＴ２を含むサンプルＥＴ上に歪みゲージＪｋを位置決めする例を表すスキームが、図５に示されている。この例において、１１の歪みゲージＪ１からＪ１１が用いられる。
・ゲージＪ５は、実質的にサンプルＥＴの中央平面内に、すなわち継手ＭＲの中央部に、軸線の０°線に沿って配置される。
・ゲージＪ１又はＪ３は、軸線の０°線に沿って、サンプルＥＴの各端部の近くに（ここでは、管Ｔ１、Ｔ２上の、中央平面から約１３００ｍｍの距離のところに）配置される。
・ゲージＪ２及びＪ４は、軸線の０°線に沿って、それぞれサンプルＥＴの第１及び第２中間区域に（ここでは、管Ｔ１、Ｔ２上の、中央平面から実質的に９００ｍｍの距離のところに）配置される。
・三つ組のゲージ（Ｊ６からＪ８）及び（Ｊ９からＪ１１）は、それぞれサンプルＥＴの第３及び第４中間区域に（ここでは、管Ｔ１、Ｔ２上の、継手からの距離が管Ｔ１、Ｔ２の外径に実質的に等しいところ、すなわち、中央平面からの距離が約５３０ｍｍに実質的に等しいところに）配置される。三つ組のゲージの各々は、例えば、この場合２つの異なる構成で、互いに９０°をなして位置決めされる。二つ組又は四つ組のゲージを用いることも可能である。
もちろん、より限定された数の歪みゲージＪｋを用いてもよい。例えば、図１に示すように、２つの歪みゲージのみが用いられてもよく、第１のゲージはサンプルＥＴの中央に配置され、第２のゲージは第１のゲージから特定の距離のところに配置される。一般に、歪みゲージＪｋの位置は、パッカーＰがサンプルＥＴ内に設置される領域に依存する。
【００３０】
各対の２つの加速度計Ａｉ１及びＡｉ２は、サンプルＥＴの外面の選択された領域に互いに９０°をなして（例えば接着することによって）配置され、二重積分の後で、サンプルが局所的に受ける動的変位を表す第２測定値（又は信号）を与える。
例えば、第１の対Ａ１１及びＡ１２は、２つの他の加速度計の対Ａ２１及びＡ２２、並びに、Ａ３１及びＡ３２に関連づけて用いられる。
他の各対の２つの加速度計Ａｉ’１及びＡｉ’２（想定している例ではｉ’＝２又は３）は、第１の対の２つの加速度計Ａ１１及びＡ１２が設置される領域とは異なるサンプルＥＴの外面の選択された領域に互いに９０°をなして（例えば接着することによって）配置される。それらは、二重積分の後で、それらが設置される領域においてサンプルＥＴが局所的に受ける動的変位を表す他の第２測定値（又は信号）を与えることが意図される。
【００３１】
想定例においては、加速度計の対Ａ１１−Ａ１２及びＡ２１−Ａ２２は、それぞれ、管Ｔ２、Ｔ１上の継手の近く、及びその両側に配置され、一方、対Ａ３１−Ａ３２は、管Ｔ２上のサンプルＥＴの端部の近くに配置される。
歪みゲージの集合体（Ｊ１からＪ１１）及び加速度計の対（Ａ１１からＡ３２）は、サンプルＥＴの任意の点において動的な半径方向の変位及び応力を求めることを可能にする。
加速度計の対の有用性は以下で再度検討される。
【００３２】
装置Ｉは、歪みゲージＪｋ及び加速度計の対（Ａｉ１−Ａｉ２）以外のセンサを備えることができる。
したがって、図１に示されるように、少なくとも１つの圧力センサＣＰ及び／又は少なくとも１つの温度センサＣＴ及び／又は少なくとも１つの漏れ検出器ＤＦを設けることができる。
温度センサＣＴは、サンプルＥＴの選択された領域に、例えば、試験区域ＺＴの近くに設置される。これは、それが設置された選択された領域におけるサンプルＥＴの温度を表す信号（又は第３の測定値）を与えるように命令される。こうしたセンサＣＴは、局所温度変動を平滑化するために、歪みゲージによって与えられた測定値に対して自動補償を実行させることを可能にする。
圧力センサＣＰは、サンプルＥＴの選択された領域に、例えば、試験区域ＺＴに、或いは図２に示されるようにプラグ部材Ｂ１に設置される。これは、それが設置された選択された領域においてサンプルＥＴが受ける内部圧力（ＰＩ１又はＰＩ２）を表す信号（又は第４の測定値）を与えるように命令される。こうしたセンサＣＰは、クラックによって誘起された内部圧力の突然の変動を検出することができる。
漏れ検出器ＤＦは、サンプルＥＴの選択された領域に、例えば、試験区域ＺＴに、より正確にはパッカーＰの第２部分に設置される。これは、第２回路Ｃ２を介して与えられた流体（ガス）のサンプルＥＴの外部での存在を検出するように命令される。漏れを検出した場合には、漏れ検出器ＤＦは、アラーム信号を生成して制御モジュールＭＣに送る。検出器はサンプルＥＴ内のクラックを検出することができる。
【００３３】
前述の荷重負荷手段（第１及び第２及び／又は第３圧力手段）のおかげで、サンプルに静的な方式で荷重をかけることが可能である。
そのため、サンプルＥＴは、膜ＭをサンプルＥＴの内面に接触させて平坦化させるための第１圧力手段（第１回路Ｃ１）、及び、サンプルＥＴの内壁に対して第１内部圧力（半径方向）ＰＩ１を局所的に適用するための第２圧力手段（第２回路Ｃ２）を用いて純圧力を受けることができる。
特定の条件下では、サンプルＥＴは、６００バールに達する内部圧力を受けることがあることを思い出されたい。
膜ＭをサンプルＥＴの内面に接触させて平坦化させるための第１圧力手段（第１回路Ｃ１）、及び、各々の作用区域ＺＡにおいてパッカーＰの管ＴＵを介してプラグ部材Ｂ１とＢ２と間に第２内部圧力（軸方向）ＰＩ２をかけるための第３圧力手段（第３回路Ｃ３）を用いて、サンプルＥＴに純張力をかけることも可能である。
最後に、膜ＭをサンプルＥＴの内面に接触させて平坦化させるための第１圧力手段（第１回路Ｃ１）、サンプルＥＴの内壁に第１内部圧力（半径方向）ＰＩ１を局所的に適用するための第２圧力手段（第２回路Ｃ２）、及び各々の作用区域ＺＡにおいてパッカーＰの管ＴＵを介してプラグ部材Ｂ１とＢ２と間に第２内部圧力（軸方向）ＰＩ２をかけるための第３圧力手段（第３回路Ｃ３）を用いて、サンプルＥＴは組み合わされた圧力及び張力を受けることができる。
【００３４】
機械的荷重試験は、各荷重（圧力及び／又は張力）の強度が実質的に一定のままである単一の相、又は、少なくとも１つの荷重強度が１つの相から他の相へと変化する一連の少なくとも２つの相を含むことができることに注目することが重要である。
試験は、特に幾つかの相において行うことができ、その各々は、例えばミーゼスの楕円の輪郭の一部、又は、楕円から定義されたその他の線、例えば楕円の相似線の一部を探査するために、特定の荷重の組み合わせを用いて実行される。
試験は、技術者によってパラメータ化されたファイルによって定められる。それが中断された場合には、それは随意的にレジュームされる。このファイルは、サンプルＥＴに関する全ての情報（基準、直径）及び回路Ｃ１からＣ３の圧力に関する全ての情報、並びに測定値及び監視パラメータも含む。
【００３５】
図１に示されるように、サンプルＥＴに動的な方式で荷重をかけることが望まれるときには、装置Ｉの荷重負荷専用の部分は、サンプルを周期的曲げによって変形させることを意図して選択される振動励起をサンプルに課すために、圧力手段（Ｍ、Ｃ１からＣ３）に対して相補的な、サンプルに結合される手段を含まなければならない。
この相補的手段は、サンプルＥＴの２つの支持手段Ｓ１、Ｓ２、及びサンプルＥＴの一方の端部に結合された励振手段に接続される回転モータＭＴの形態であることが好ましい。
例えば、図１に示されるように、各支持手段Ｓ１、Ｓ２は、可動支持体の形態で製造され、その位置は、サンプルＥＴの荷重及び寸法に関する要件の関数として変化し得る。例えば、各々の可動支持体Ｓ１、Ｓ２は、Ｆｉｒｅｓｔｏｎｅ−Ｂｒｉｄｇｅｓｔｏｎｅによって「Ｐｎｅｕｒｉｄｅ」という商品名で販売されているタイプのフレキシブル・ジャッキによって構成される。
【００３６】
図６に示されるように、励振手段は、例えば、サンプルＥＴの一端にしっかりと取り付けられ、支持シャフトＡＲ’上に回転可能に取り付けられた偏心質量装置ＤＭＥを回転可能に収容する、ケーシングＢＯによって構成される。この偏心質量装置ＤＭＥは、想定しているサンプルＥＴの端部に対して不均衡質量を定める。
励振手段のためのモータＭＴと支持シャフトとの間の接続部は、直接接続部、又は、モータＭＴの出力シャフトＡＲと励振手段との間の連結を保証する、例えば自在継手又はプラスチック・ジョイント型の、ホモカイネチック（ｈｏｍｏｋｉｎｅｔｉｃ）接続部ＬＨとすることができる。
図１に示されるようなホモカイネチック接続部による連結は、モータＭＴが装置のフレームに固定されることを可能にするという利点と、モータが強い振動を受けないという利点を有する。
直接連結は、モータをサンプルＥＴの端部に取り付けることを必要とするが、以下に説明するような他の利点を有する。
例えば、シャフトＡＲを約３０００ｒｐｍの最大回転速度で駆動することができる１５ｋＷの出力のモータＭＴを使用することができる。
例えば、図６に示されるように、偏心質量ＤＭＥを有する装置は、２つのボールベアリングＲＢを用いてケーシングＢＯ内に回転可能に設置される。
【００３７】
モータＭＴが偏心質量を回転駆動するときには、これは、ケーシングＢＯを半径方向に振動するように制約する。サンプルＥＴは２つの支持体Ｓ１及びＳ２上に配置され、その端部の１つはケーシングＢＯに固定されているため、サンプルＥＴもまた振動が制約される。したがって、サンプルは、（主として）偏心質量ＤＭＥによって定められた不均衡質量の関数であり、曲げによるサンプルの変形を引き起こす、選択された振動励起を受ける。より正確には、その基本周波数が不均衡質量の回転の周波数に等しい曲げ波が、静止したその長手軸に対して回転する状態でサンプルＥＴ内に伝播する。
このタイプの励振は、例えば、海洋プラットフォームの変位及び／又は海流及び／又は垂直から傾斜した坑井の中に降下する管状ストリングの回転によって生じるタイプの回転応力及び／又は回転歪みによる荷重を再現することができる。
試験の間のサンプルの安定性のためには、２つの支持体Ｓ１及びＳ２が振動の節に設けられることが非常に好ましい。
ホモカイネチック接続ＬＨを有する装置の場合には、これは振動の節に配置される必要があるため、これは一般には可能ではない。そのため支持体Ｓ１のみを振動の節に配置することができる。他方の支持体Ｓ２は、この理由のために大きな振動を受けることがある。
【００３８】
モータＭＴと励振手段との間の直接接続の場合には、２つの支持体Ｓ１、Ｓ２は振動ノードに配置されることができ、それは有利であり且つ好適である。
図１の矢印ＶＩＩ−ＶＩＩによって示された区域においてサンプルＥＴがたどる軌道が、図７に概略的に示されている。実線の中心円は、静止状態のサンプルＥＴの初期位置を示し、点線の円は、それが振動励起を受けたときのサンプルＥＴの連続する位置を示し、破線の円は、振動励起を受けたときのサンプルＥＴの長手軸の軌道を示す。
実質的に一様な応力振幅及び／又は半径方向の曲げ変位が、サンプルＥＴの全周にわたって課される。
例えば、３０ｋｇ又はそれ以下の質量で「分解」振動励起モード１の偏心質量が用いられ、その共振周波数は、約２０Ｈｚから約３０Ｈｚまでの間隔である。したがって、それは、半径方向変位の振幅が１００ミリメートルを超える周期的曲げを引き起こすことができ、例えば、サンプルＥＴの直径が１６インチ、長さ数メートルであるときには、サンプルＥＴの中央（この場合には継手ＭＲを用いるねじ接続によって占められる）において約１２０ｍｍである。
モータの回転周波数が共振周波数に近くなると、サンプルＥＴが受ける曲げ波の振幅が大きくなることに注目することは重要である。モータＭＴの回転速度は、後述する制御モジュールＭＣから命令（基準変数）を受け取る変速装置ＶＲを用いて選択されることができる。
【００３９】
モード１におけるサンプルＥＴの共振周波数を下回る回転速度の間隔が選択される。この共振周波数は、サンプルＥＴのパラメータ（例えば、材料の長さ）及び他のパラメータ（パッカーＰ及びサンプルＥＴ内に含まれる流体のタイプ）に依存する。それは、理論計算から理論的に求められるが、パラメータが複雑なので、不均衡質量（ＤＭＥ）を伴うとき及び伴わないときの試験から求めることがより適当である。一般に、サンプルが短くなると、その共振周波数は高くなる。
サンプルの所与の変位振幅を得るためにサンプルＥＴの端部に適用される励振力Ｆは、サンプルの長さに依存する。サンプルＥＴが短くなるほど、励振力は、所与のサンプルにおける変位振幅（又は応力）に近くならなければならない。
用いられる不均衡質量（質量Ｍ）、不均衡質量の慣性中心からの半径ｒ、及びモータの回転速度Ｎの関数としての励振力は、次式によって与えられ、
Ｆ＝Ｍ・ｒ・ω2・ｓｉｎωｔ
ここで、ω＝２πＮであり、Ｎは１秒間当たりの回転数として与えられる。
典型的には、モード１の共振周波数よりも数ヘルツ小さい回転速度Ｎが選択される。
【００４０】
モータＭＴの回転速度を制御するために、装置Ｉは、例えばコンピュータＰＣにインストールされた制御モジュールＭＣを含む。より正確には、制御モジュールＭＣは、回転速度を、サンプルＥＴが予備相の間に求められた応力振幅又は半径方向変位の周期的曲げによる実質的に一定の歪みを引き起こすような振動励起を受けるようにするために、モータＭＴが偏心質量ＤＭＥを駆動しなければならない回転速度に調節するように命令される。
初期曲げによる歪みの準備は、所与の時間間隔にわたる予備基準ステップの間に行われることが好ましい。使用される不均衡質量に応じて、サンプルＥＴの所望の曲げ歪みを誘起するモータＭＴの所望の回転速度を求めることが理論上可能である。しかしながら、実際には、速度調節は、一般に、実際の歪みが所望の歪みに対応するように実行されなければならない。
【００４１】
したがって、予備基準ステップは、例えば制御モジュールＭＣを用いて最初に比較的低い速度をモータＭＴに課し、次いで、少なくとも１つの歪みゲージＪｋを用いてサンプルＥＴが受ける応力の振幅を読み取ることからなる。測定された応力の振幅を所望のものと比較することによって、その回転速度が適しているかどうか（等しい場合）又は初期速度が適合されなければならないかどうか（異なる場合）が判断される。比較は、操作技術者によって手動で行われてもよく、又は制御モジュールＭＣによって自動的に行われてもよい。
実際の歪みが所望の歪みに等しくない場合には、新しい回転速度が所望の応力振幅を誘起するように、所与の増分で回転速度が増大される。この回転速度の増大もまた、操作技術者によって手動で行われてもよく、又は制御モジュールＭＣによって自動的に行われてもよい。
適用されるべき回転速度を判断するために実行される種々の（第１）応力測定は、第１基準測定と呼ばれる。
【００４２】
（第１）応力測定の代わりに、加速度計の第１の対Ａｉ１及びＡｉ２によって、ことによると他の加速度計の対Ａｉ’１及びＡｉ’２によって与えられる（第２）加速度測定値を用いることが可能であり、これはサンプルＥＴが受ける半径方向変位についての基準測定値として働き、サンプルの所与の変位振幅を誘起する回転速度が求められたときに第２基準測定値を定める。
第２測定値のために用いられる加速度計は、振動の節に配置される必要はなく、その近くに配置される必要もないことに注目することが重要である。
第１又は第２の基準測定値から回転速度が決定られると、荷重試験が開始される。任意のタイプの試験を想定することができる。
【００４３】
例えば、モータＭＴによって駆動される励振手段による周期的曲げのみによりサンプルを変形することが可能である。本発明は、周期的曲げのみにおいて（重ね合わされる周期的荷重なしの純粋な動的条件で）試験されるサンプルに適用可能である。この場合、相補的手段のみが用いられる（従って、パッカー、圧力手段及びプラグ部材は必ずしも必要ではない）。
また、膜ＭをサンプルＥＴの内面に接触させて平坦化させるための第１圧力手段（第１回路Ｃ１）、及び、サンプルＥＴの内壁に対して第１内部圧力（半径方向）ＰＩ１を局所的に適用するための第２圧力手段（第２回路Ｃ２）を用いてサンプルに純圧力をかけながら、モータＭＴによって駆動される励振手段を用いる周期低曲げによってサンプルＥＴを変形させることも可能である。
また、膜ＭをサンプルＥＴの内面に接触させて平坦化させるための第１圧力手段（第１回路Ｃ１）、及び、各々の作用区域ＺＡにおいてパッカーＰの管ＴＵを介してプラグ部材Ｂ１とＢ２と間に第２内部圧力（軸方向）ＰＩ２をかけるための第３圧力手段（第３回路Ｃ３）を用いてサンプルＥＴに純張力をかけながら、モータＭＴによって駆動される励振手段を用いる曲げによってサンプルＥＴを変形させることも可能である。
最後に、膜ＭをサンプルＥＴの内面に接触させて平坦化させるための第１圧力手段（第１回路Ｃ１）、サンプルＥＴの内壁に対して第１内部圧力（半径方向）ＰＩ１を局所的に適用するための第２圧力手段（第２回路Ｃ２）、及び、各々の作用区域ＺＡにおいてパッカーＰの管ＴＵを介してプラグ部材Ｂ１とＢ２と間に第２内部圧力（軸方向）ＰＩ２をかけるための第３圧力手段（第３回路Ｃ３）を用いて、サンプルＥＴに組み合わされた圧力及び張力をかけながら、モータＭＴによって駆動される励振手段を用いる曲げによってサンプルＥＴを変形させることもできる。
【００４４】
本発明のサンプルに固定されたパッカー、圧力手段及びプラグ部材の使用は、ジャッキを用いる従来技術の試験装置では実行できない静的荷重の組み合わせを周期的動的荷重に重ね合わせることを可能とし、且つ、流体を用いて単純な内部加圧を与える従来技術の装置では与えることができない所与の静的荷重の組み合わせを選択することを可能にするので非常に有利であることに注目することは重要である。
また、動的荷重試験は、各々の荷重（曲げによる変形並びに圧力及び／又は張力）の強度が実質的に一定である単一の相、又は、少なくとも１つの荷重強度が１つの相から他の相へと変化する一連の少なくとも２つの相を含むことができることに注目することは重要である。例えば、動的荷重試験は、偏心質量（ＤＭＥ）の回転速度が１つの相から別の層へと（例えば増加する状態で）変化する間、圧力及び／又は張力が実質的に一定に維持される一連の相を含むことができる。
【００４５】
前述のように、試験は、技術者によってパラメータ化されたファイルによって定められる。このファイルは、サンプル（基準、直径）、荷重条件（不均衡質量の質量、一連の各相の回転速度（周波数）、サイクル数（又は各相の回転数）、及び、回路Ｃ１からＣ３の圧力、並びに、測定値及び監視パラメータに関する全ての情報を含む。
【００４６】
疲労現象は、特定のサイクル（又はモータの回転）数の後でサンプルの壁の中を通って伝播するクラックの発生によって特徴付けられることを思い出されたい。
疲労クラックがサンプル内を伝搬する場合、サンプルの「モノリシック性」が失われ、回転速度（又は周波数）が一定のままであるとしてもサンプルが受ける応力及び／又は半径方向変位の振幅が変化する。
疲労クラックが発生する前の他の事象も、応力又は変位の振幅の変化を引き起こすことがある。
結果として、応力又は変位におけるサンプルＥＴの変形が、荷重試験の開始時から終了時まで実質的に一定のままでなければならない場合には、装置Ｉは、実行された測定と基準測定値との間の比較の関数として、モータＭＴによって不均衡質量（ＤＭＥ）に課される回転速度の調整による誤差補正システムを含まなければならない。
【００４７】
回転速度の調整は、少なくとも以下に帰する。
・最初にサンプルＥＴが受ける応力の振幅を表す第１基準測定値（応力）。
・試験中にサンプルＥＴが受ける応力の振幅を表す第１後続測定値。
バリエーションとして、回転速度の調節は、少なくとも以下に帰する。
・加速度計の対が設けられたサンプルＥＴの各区域における変位振幅を表し、初期歪み振幅に対応する第２基準測定値。
・加速度計の第１の対Ａ１１及びＡ１２が設けられた区域において試験の間にサンプルＥＴが受ける変位を表す後続の第２測定値。
・随意的に、加速度計の別の対Ａｉ’１及びＡｉ’２が設けられた他の区域においてサンプルＥＴが受ける他の変位を表す他の第２測定値。制御モジュールＭＣは、例えば、最終第２測定値によって与えられた変位振幅と所望の曲げ変位振幅との間の相対的な差を求め、次にこの差を選択された「調整」許容間隔の限度と比較し、その差が調整間隔の外に出るたびにモータの回転速度を適合させることができる。閾値の超過は、ここでは補正されるべき誤差と考えられる。
【００４８】
相対的な差は、百分率、例えば±２．５％で固定された調節間隔の限界と比較される。補正値と最後の値との間の相対的な差が−２．５％から＋２．５％までの間隔の外側にある場合には、誤差は補正されなければならない。
第２「監視」許容間隔は、例えば、調整間隔を中心としてその２倍であり、相対的な差がこの第２間隔の外側に位置する場合に試験の中止をトリガするように定めることができる。
変位に関する上記の記述は、応力に置き換えることができる。
【００４９】
制御モジュールＭＣによってなされる回転速度の補正は、選択された周波数で行われる測定に基づいている。例えば、この周波数は、モータＭＴによって駆動されるシャフトＡＲの回転周波数に対応する。シャフトＡＲの各回転は、例えば、回転検出器ＤＲによって検出され、その結果、制御モジュールＭＣに向けられることが意図された信号を生成する。したがって、制御モジュールＭＣが選択された数に等しい数の信号を受信する度に、それは制御システムに関係している加速度計及び／又はゲージに問い合わせて、それらの（第１及び／又は第２）測定値を用いて制御を行う。回転検出器ＤＲは、例えば光学型のものである（それは、例えばＫｅｙｅｎｃｅによって販売されているタイプの、例えば読取レーザを含む）。
制御システムは、少なくとも幾つかのゲージによって与えられた測定値から、又は、少なくとも幾つかの加速度計によって与えられた測定値（変位）から、或いは、少なくとも幾つかのゲージによって与えられた測定値（応力）と同時に少なくとも幾つかの加速度計によって与えられた測定値（変位）から影響を受ける場合があることに注目することは重要である。
【００５０】
加速度計からの（第２）測定値に帰する制御システムの一例を以下に説明する（計算は、（第１）応力測定と同じ方法で実行されることができる）。
この計算例は、サンプルＥＴの作動歪みが一次のものであり、その結果、加速度計の対が設けられた各区域における励振周波数での変位の振幅がサンプルＥＴが受ける応力に直接連動するという仮説から始まる。これらの条件の下で初期歪みに対応する初期応力を一定に保つためには、各変位の振幅を一定に維持することで十分である。
制御モジュールＭＣが回転検出器ＤＲから信号（又はトップツアー（ｔｏｐ  ｔｏｕｒ））を受信する度に、それは、各一対の加速度計によって計測された（第２）測定値を回収し、第１の最大振幅値と、励振周波数付近の対応する位相値を推定する。
【００５１】
各最大振幅値は、例えば、加速度計によって与えられた時間信号のスペクトル解析から、周波数分解能と、周波数ｆn並びにｆnの両側の周波数ｆn-1及びｆn+1におけるピークについての値との関数として、以下に示すようなアルゴリズムを用いて補正される。
ａnが周波数ｆnにおける最大振幅であり、ａn-1及びａn+1が周波数ｆn-1及びｆn+1における振幅であり、ρｆが周波数分解能である場合、周波数ｆnにおける補正された（加速度の）振幅ａ’nは、関係式ａ’n＝ａn／ρａによって与えられ、ここで、
2008532029.tif 000003
及び、
2008532029.tif 000004
である。
【００５２】
これらの補正された（加速度の）振幅は、二重スペクトル積分によって変位（ｕ）に変換され、ここで、
2008532029.tif 000005
である。
理論上の変位を表す、加速度計の対によって与えられた２つの信号は、この場合、正弦波状である。
サンプルＥＴの同じ区域上のこれらの２つの信号の軌道は楕円を描き、その長軸は、サンプルＥＴのこの区域上の変位の最大振幅を構成する。
図８に示すように、この楕円は、長方形に内接し、その辺ａ及びｂは、（加速度の）測定された振幅及び補正された振幅に対応する。その主軸は、それに沿って加速度計の対がその測定値を取得するｘ、ｙ軸に対して角度αだけずれている。
【００５３】
２つの信号についてのパラメータ式は、以下の形で表される（例えばトップツアーによって与えられた点Ｍについて図８に示される）。
ＯＭ1：ｘ＝ａ  ｃｏｓωｔ
ＯＭ2：ｙ＝ｂ  ｃｏｓ（ωｔ＋Φ）、ここで
2008532029.tif 000006
ここでΦは、２つの加速度計からの信号間の動的な位相のずれである。
2008532029.tif 000007
の形の楕円の式を調べ、角度αだけ回転させることによって指数の変換を行うことによって、次式が得られる。
2008532029.tif 000008
ここで、
2008532029.tif 000009
である。
【００５４】
楕円の主軸は、以下の形で推定される。
2008532029.tif 000010
2008532029.tif 000011
Ａ及びＢの最大値は、達成された最大振幅に対応する。
Φ＝９０°を代入することによって（これは動的な位相のずれがないことに対応し、したがって加速度計の対の間の静的な位相のずれのみに対応する）、α＝０°、Ａ＝ａ及びＢ＝ｂであることを示すことができることが確認できる。
【００５５】
制御モジュールＭＣは、加速度計の対が設けられた、最初に技術者によって選択されたサンプルＥＴの各区域についての計算を実行する。
各々の区域の変位の振幅についての値は、随意的に、コンピュータＰＣのスクリーン上に表示される。この表示は、例えば解析のために各区域の加速度計の各々の対を用いて得られた最後の楕円の重ね合わせの形態であってもよい。種々の重ね合わされた楕円は、測定された最大の変位に対して（入力値の最大範囲に対して）スケール変更されることができる。
【００５６】
制御モジュールＭＣは、求められた各々の変位振幅と（第２の）初期基準測定値に対応する変位の振幅との間の選択された相対的な差を求めることが好ましい。この差は次に、荷重試験の開始前に技術者によって定められた調節許容間隔の限度と比較される。
許容された相対距離（又は許容百分率）がサンプルＥＴの各区域において満たされた場合には、荷重試験は前と同じ回転速度で続行され、或いは試験が異なる変位振幅の新しい相を含む場合には、新しい速度（又は基準変数）で続行される。
相対的な差（又は許容割合）がサンプルＥＴの少なくとも１つの区域において満たされない場合には、制御モジュールＭＣは、差の値に応じて（荷重試験の開始前に技術者によって定められた）正又は負の増分を回転速度の現在値に適用して、モータＭＴの速度についての新しい値（又は基準変数）が定められるようにする。
増分が適用された場合には、例えば、制御モジュールＭＣがその計算を続行するが、技術者によって最初に定められた遅延についての新しい補正（新しい増分）は適用しないようにすることが可能である。このルールは、装置Ｉにその応答を安定化させることが意図されている。
所与の瞬間に、制御モジュールＭＣによって決定された新しい回転速度（又は基準変数）に対応する周波数が、サンプルＥＴの共振周波数よりも僅かに小さい技術者によって最初に定められた最大周波数を超えた場合には、荷重試験が中止されることに注目することが重要である。
制御システムについての最小応答時間が、選択された周波数分解能に対応することに注目することも重要である。
【００５７】
制御システムが（第１）応力測定に対してのみ働くときには、基準変数は、回転速度に対して正又は負の増分を付加することによって補正されることができる。例えば、応力に対する許容間隔限度に対して、相対応力（ゲージ）差を比較することができる。このケースでは、相対応力差が調整許容間隔の下限を下回る場合に、或る増分だけ回転速度を増加させることが決定される。同様に、相対応力差が第２の調整許容間隔の上限を上回る場合に、１つの増分だけ回転速度を減少させることが決定される。相対応力差が、調整許容間隔を中心とした調整許容間隔の２倍の監視許容間隔の外側にある場合には、モータＭＴを停止し、したがって試験を停止することが決定される。
【００５８】
制御システムが（第２）加速度計測定に対してのみ働くときには、回転速度の正又は負の増分、すなわち、相対変位差が許容間隔の下限より少し下回る場合に１つの増分だけの回転速度の増加、及び、相対変位差が第２許容間隔の上限を上回る場合に１つの増分だけの回転速度の減少、を付加することによって、基準変数が同様の方法で補正されることができる。相対変位差が、調整許容間隔を中心とした調整許容間隔の２倍の監視許容間隔の外側にある場合には、モータＭＴを停止し、したがって試験を停止することが決定される。
【００５９】
制御システムが（第２）加速度計測定と（第１）応力測定（ゲージ）との両方に対して働くときには、基準変数がまた正又は負の増分を付加することによって補正されることができる。例えば、相対変位差（加速度計）は、前述のように変位に対する許容間隔と（百分率として）比較され、応力差（ゲージ）は、応力に対する許容間隔に対して（百分率として）比較される。このケースでは、相対変位差の値がそれに関連する監視許容間隔内にある限りは相対変位差の値に関係なく、相対応力差が第２許容間隔の下限を少し下回る場合に、１つの増分だけ回転速度を増加させることが決定される。同様に、相対変位差の値がそれに関連する監視許容間隔内にある限りは相対変位差の値に関係なく、相対応力差が第２許容間隔の上限を上回る場合に、１つの増分だけ回転速度を減少させることが決定される。相対応力差又は変位差がそれに関連する監視許容間隔の外側にあるときには、モータＭＴを停止し、したがって試験を停止することが決定される。また、相対応力差又は変位差が反対符号の回転速度の増分を必要とする場合には、試験を停止することが決定される。
【００６０】
装置はまた、「低下した（ｄｅｇｒａｄｅｄ）」方式で機能することもできる。疲労クラックはサンプルＥＴが受ける応力の影響のみを制限するので、本質的に大きな疲労クラックの存在下で使用されるこの方式では、調整許容間隔から逸脱したときに回転速度が１つの増分だけ増加される。
【００６１】
ここで、図１を参照しながら、装置Ｉがその調整を実施すること、或いはもっと単純にはその種々のセンサ、特にその歪みゲージＪｋ及びその加速度計の対Ａｉ１、Ａｉ２によって成される測定値の取得を可能にする機器を詳細に説明する。
コンピュータＰＣは、例えば、アナログ及びデジタル入力／出力カードＣＩ及び解析カードＣＡを装備する。
アナログ及びデジタル入力／出力カードＣＩは、例えば、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ＰＣＩ／ＤＡＳ  １６０２／１６タイプのものである。このカードは、例えば以下のものを含む。
・開始の許可又はサンプルＥＴの存在の検出といった、荷重手段（又はベンチ）上の、及び荷重手段（又はベンチ）に対する論理情報を得ることを可能にする８つのデジタル入力。これらの８つの入力は、技術者によってパラメータ化されることが好ましい。
・圧力（ＣＰ）又は温度（ＣＴ）といった連続的な（又はＤＣ）「遅い」信号（又は測定値）を受信することを可能にする８つのアナログ入力。
・変速装置ＶＲを含む制御ボックスＡＲＣの機能に関する命令を与えることを可能にする４つのデジタル出力。デジタル出力の１つは、例えば、ウォッチドッグとして用いられる。したがって、制御モジュールＭＣは、規則的な間隔でこのウォッチドッグ出力の状態を変化させるように命令される。この状態変化は、制御ボックスＡＲＣのタイムラグ・リレーに供給される。したがって、（例えば論理故障又はコンポーネント故障によって引き起こされる）アプリケーションの偶発的な停止の場合には、タイムラグ・リレーは、モータＭＴの機能を停止する。
・変速装置ＶＲの基準変数を課すことができる１つのアナログ出力。
【００６２】
解析カードＣＡは、例えば、ＯＲＯＳ  ＯＲ２５  ＰＣ＿ＰＡＣＫ  ＩＩ−３１６型（１６入力）のものである。これは、動的信号の形態の、特定のセンサ（歪みゲージ、加速度計）によって与えられる交流測定値（ＡＣ）を収集し解析することが命令されている。
歪みゲージＪｋからの測定値は、解析カードＣＡに送信される前に、例えばＨＢＭ測定技術型の信号調整モジュールＭＣＳによって調整されることが好ましい。
解析カードＣＡは、例えば、ＰＣＩ／ＰＣＭＣＩＡインターフェースを介してコンピュータＰＣに接続される。
解析カードＣＡ内の信号解析専用の部分は、例えば、高速フーリエ変換ＦＦＴによる周波数解析のためのＯＲ７６３型解析モジュール、及び、ＯＲ７７３型レコーダ・モジュールを有するＯＲ２５アナライザを含む。
ＯＲ２５アナライザによって用いられる測定モードは、例えばリアルタイムＦＦＴである。振動励起周波数の範囲（典型的には１０Ｈｚから５０Ｈｚ）のために、使用される解析帯は、約５０Ｈｚから１００Ｈｚまでの間に定められなければならない。
【００６３】
変速装置ＶＲの電位差計を用いる速度調節変化ステップが２／１００回転のオーダーであるときには、これは、０．１Ｈｚのオーダーの周波数の変化に対応する。測定の分解能（解析帯とスペクトル線の数との間の比によって定められる）は、この変化ステップよりも小さいか又はそれに等しくなければならない。各々の測定の持続時間は、この周波数分解能に逆比例し、例えば、０．０５Ｈｚの分解能のときには、測定の持続時間は２０秒である。この分解能は、スペクトル線の数を用いてアナライザで調節される。技術者は、測定の持続時間が制御されるようにこの分解能の調節を修正することができる。
ＯＲ２５アナライザは、それが結合された回転（ｒｏｔａｔｉｏｎ）（又は回転（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）或いはサイクル）検出器ＤＲによって与えられた回転速度計信号に対して同期された、モジュール及び位相スペクトル測定を実行する。これらの測定は時間平均されることが好ましい。タイミング手段の数の調節が想定される。制御モジュールＭＣは、取得の持続時間を計算し、コンピュータＰＣ画面上に表示することを可能にする。定義により、２つの制御システム測定間の時間間隔の持続時間は、取得期間と定められた手段の数との積に等しい。
【００６４】
解析カードＣＡの入力チャネルの飽和を管理することが有利である。この場合、アナライザの各々のチャネルに対して、入力値の間隔が、解析カードＣＡのアナログ／デジタル・コンバータに対して指定される。アナライザは、誤った測定の特徴である、測定の間のコンバータの飽和を検出することができる。入力値の間隔の調節は、測定のためのコンバータのデジタル・ダイナミックレンジ全体（例えば１６ビット）をカバーする。
ＯＲ２５アナライザはまた、入力値の範囲についての自己校正モードを有することもできる。これは、最大信号から、各々の入力チャネルについての最適範囲調節を判断する。各々の最適条件に安全マージンを随意的に付加してもよい。
したがって、技術者は、各々の入力チャネルについて、固定又は自動の入力値の範囲（及び任意の関連する安全マージン）を指定することができる。試験の間に、測定中のどのような飽和検出も、記録されるべき事象及び試験の停止を引き起こすことに注目することが重要である。
【００６５】
ＯＲ２５アナライザは、用いた加速度計の各々の対に対して、回転検出器ＤＲによって与えられた各々の回転速度計信号（又はトップツアー）によって合わせられた（ｃａｄｅｎｃｅｄ）位相値を提供する。この位相値は、実際には、サンプルＥＴの１つの区域内に設置された一対の２つの加速度計間の相対的な位相のずれを表す。ＯＲ２５アナライザは、測定された種々の信号の、各々のトップツアー信号に対する完全な同期を与える。
位相測定は、トップツアー信号が存在する場合にのみ正しく行うことができる。回転速度計信号がない場合には、アナライザは測定をトリガしない。制御モジュールＭＣは、選択された期間（例えば２秒間）内にトップツアー信号が検出されないときに問題を検出する。
歪みゲージ信号Ｊｋは、加速度計の対によって信号が与えられるのと同時に収集され解析されることが好ましい。次に、歪みゲージＪｋを装備した各区域において試験サンプルが受ける応力の変化が、コンピュータＰＣの画面上で監視される。
【００６６】
回転検出器ＤＲからの出力は、例えば、解析カードＣＡにだけでなく、ＡＤＡＭ４０８０ボックスのような積算回転計ボックスＢＣＴにも接続され、そのボックス自体は、ＲＳ２３２Ｃインターフェースを介してコンピュータＰＣのシリアルポートに接続されたＡＤＡＭ４５２０のような通信ボックスＢＣＮにＲＳ４８５バスを介して接続される。
回転数をカウントすることによって、試験の開始から（サンプルの破壊、内部圧力の漏れ、指定された許容間隔における制御システムの不能、共振周波数に近すぎる機能、又は試験の停止を引き起こすその他の事象による）試験の停止までにサンプルが受ける曲げサイクルの数を求めることが可能になる。
制御モジュールＭＣによる回転（又は回転或いはサイクル）のカウントは、シリアルポートにおいて規則的にフィールドを読み取ることによってなされる。例えば、制御システムによる調整の間に認められる各々の通信エラーは、回転（又はサイクル）数のカウント不良を引き起こし、それは制御システムを中断する。
制御モジュールＭＣは、電子回路（ハードウェア）、ソフトウェア・モジュール（又は情報科学）、或いは電子回路とソフトウェア・モジュールとの組み合わせの形態で製造することができる。
【００６７】
本発明は、単なる例としての前述の荷重付与装置及び荷重付与方法の実施に限定されるものではなく、当業者が特許請求の範囲に照らして想起することができる全ての変形を包含している。
本発明は、例えば、ねじ以外のその他の接続手段によって互いに接続された２つの管によって構成された管状サンプルに向けられる。
従って、サンプルは、任意のタイプの溶接法によって接続された２つの管によって構成されてもよく、ここで用いられる「溶接法」という用語は、幅広い意味でとられ、溶融（付加的な材料あり又はなし）又は溶融なしによる溶接、ろう付け溶接又はろう付け、固体状態及び／又は液体状態での拡散（例えば、特許文献、欧州特許出願公開１４１８３７６号、米国特許第６２８８３７３号、国際公開第９９／０８８２８号）、或いは、例えばマグネット成形（ｍａｇｎｅｔｏｆｏｒｍｉｎｇ）又は爆発成形タイプの、接続されるべき表面材料の相互浸透による溶接を包含している。
サンプルはまた、管の端部に取り付けられたフランジのような１つ又はそれ以上の接続部品を介して接続された２つの管を含んでもよい。
管の間の接続部はまた、一方の管の外面及び他方の管の内面上に設けられた一連の環状の雄及び雌のレリーフ及び溝の協働によって機能する、米国特許第５６８１０５９号において説明されたタイプの接続部であってもよい。
【００６８】
本発明はまた、任意の接続手段によって次々に接続された２つより多い管によって構成された管状サンプルにも適用可能である。試験区域は、各々の接続部において定められてもよい。この場合、複数のパッカーが用いられてもよい。或いは、複数の試験区域が定められたパッカーを用いることも可能である。各々の試験区域において互いに無関係に第１内部圧力をかけるために、複数の第２圧力区域を用いることも可能である。
互いに無関係な第２内部圧力をかけるために第３圧力手段を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る動的機械的荷重負荷装置の実施形態の概略図である。
【図２】本発明の荷重負荷装置のためのパッカーの実施形態の概略図である。
【図３】本発明の荷重負荷装置のためのパッカーのバリエーションの概略図である。
【図４】多軸応力を検出するように適合された歪みゲージの例を示す図である。
【図５】サンプル上の歪みゲージの位置決めの一例の概略図である。
【図６】モータ・シャフトと管状サンプルとの間の励振装置の一例の概略的断面図である。
【図７】動的機械的荷重の場合のサンプルの変位の概略図である。
【図８】楕円を用いる動的変位計算の一部を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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