水下连接器扭转疲劳测试装置是工业和信息化部的“水下连接器及其配套工机具测试技术和装备研究”的子课题“水下连接器扭转疲劳测试系统研究”的研究项目。我国的海洋工程装备系统的研制还处于起步阶段,虽然在水下连接器的技术研发上取得了一定的成果进展,但在水下连接器的测试方法及测试装置的研发上还是处于技术空缺的状态。课题的主要研究内容是研制出一种水下连接器扭转疲劳测试装置,该装置可以模拟工况条件完成对水下连接器的扭转疲劳性能测试。本文以水下连接器扭转疲劳特性与测试装置为研究对象,从运动载荷、装置机械结构和液压系统等方面进行研究。在实际工况下跨接管道会受到环境载荷冲击作用,主要包括波、浪、流和地壳移动等,其中最主要是由海流和波浪引起的载荷冲击。当海流和波浪作用在跨接管道时会形成冲击载荷作用,由于水下连接器起到连接海底井口与跨接管道的枢纽作用,因此作用在跨接管道上的冲击载荷会对水下连接器形成扭转力矩。通过对实际海况进行分析,同时将机械振动、流体力学及海洋工程相关理论知识相结合,对跨接管道进行载荷分析与计算,得出水下连接器所受扭转力矩及频率。通过对水下连接器在实际工况下的扭转特性分析,确定了扭转疲劳测试装置的关键技术要求及设计指标。根据水下连接器扭转疲劳测试装置所确定的基本技术要求,结合实际应用工况完成了水下连接器扭转疲劳测试装置的机械结构、液压及控制系统的总体设计方案。在测试装置总体方案设计的基础上,对装置的机械结构进行详细的方案设计。利用UG NX8.0软件对机械结构进行三维建模,并且使用有限元软件对机械结构的关键部件进行模态分析。将机械结构部件模态分析得出的六阶固有频率数值与扭转频率数值进行比较验证,确定机械结构的安全性与合理性。根据水下连接器扭转疲劳测试装置总体方案,对装置的液压伺服系统进行研究并设计,根据实际工作需求拟定出液压伺服系统的工作原理图。对液压伺服系统元件的参数进行准确计算并合理选型。通过仿真软件AMESim对液压系统进行模型创建与仿真,根据实际要求拟定相应的指令信号,模拟水下连接器按照选定的频率进行扭转疲劳测试,得出测试曲线并分析,进而验证装置液压系统的准确性。