專利名稱：小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非金屬材料的靜態(tài)壓縮力學(xué)性能測(cè)試系統(tǒng)，特別涉及室溫-77K任意溫度點(diǎn)的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，大尺寸非金屬材料力學(xué)性能的高溫和低溫的測(cè)試系統(tǒng)比較完備，小尺寸(小于Imm)非金屬材料的壓縮力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)多存在于室溫的測(cè)試環(huán)境。鑒于一些特殊非金屬材料的數(shù)量較少、價(jià)格昂貴、不容易采取普通的靜態(tài)力學(xué)性能測(cè)試方法，如何獲得這些非金屬材料的靜態(tài)力學(xué)性能，特別是在低溫條件下的靜態(tài)力學(xué)性能是一個(gè)急需解決的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有報(bào)道小尺寸非金屬材料的低溫壓縮力學(xué)性能的測(cè)試系統(tǒng)。因次，研制適合小尺寸非金屬材料的從室溫-77K能實(shí)現(xiàn)連續(xù)控溫的靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試裝置顯得尤為迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種適合從室溫-77K的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，其具有較寬的溫度范圍；試驗(yàn)區(qū)域控溫精確；適用于小尺寸非金屬材料(球形、柱形或方形等)的壓縮力學(xué)性能測(cè)試；測(cè)試及安裝方便。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:本發(fā)明提供的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，其由不銹鋼杜瓦壓縮測(cè)試系統(tǒng)I與溫控系統(tǒng)2組成；所述不銹鋼杜瓦壓縮測(cè)試系統(tǒng)I由不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110和壓縮測(cè)試系統(tǒng)111組成:所述不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110由三層不銹鋼筒套裝而成；外層不銹鋼筒10與中間層不銹鋼筒11之間為絕熱真空層；中間層不銹鋼筒11與內(nèi)層不銹鋼筒13之間為貯存液氮的中空夾層；所述不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110上部側(cè)壁上設(shè)有水平貫穿外層不銹鋼筒10和中間層不銹鋼筒11的輸液端口管13和排液端口管14，所述輸液端口管13通過(guò)輸液管路33與液氮杜瓦容器32相連通；所述不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110上端口蓋有圓盤(pán)形泡沫絕熱蓋15 ；所述壓縮測(cè)試系統(tǒng)111結(jié)構(gòu)由:位于所述內(nèi)層不銹鋼筒13內(nèi)的筒內(nèi)壓縮組件、一個(gè)杠桿千分尺22和一套加載砝碼23組成；所述筒內(nèi)壓縮組件組成如下:放置在內(nèi)層不銹鋼筒13內(nèi)底面上的導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20 ；置于所述導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20上表面上的壓縮盤(pán)25和一個(gè)上部帶有直徑為2-3cm圓形砝碼盤(pán)的壓縮桿21 ;所述壓縮盤(pán)25上表面中心處設(shè)有供安放待測(cè)材料的凹槽；一與氮?dú)庠聪噙B通的氮?dú)馔夤?9穿過(guò)所述圓盤(pán)形泡沫絕熱蓋15伸入至所述內(nèi)層不銹鋼筒13底部；一穿過(guò)所述圓盤(pán)形泡沫絕熱蓋15與內(nèi)層不銹鋼筒13的所述導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20相連的壓縮盤(pán)提桿29 ；分別帶有立柱和水平支撐柱的第一鐵架臺(tái)24和第二鐵架臺(tái)241，所述立柱分別由下端固定裝置固定使其呈垂向立柱狀；所述第一鐵架臺(tái)24的水平支撐柱一端與所述第一鐵架臺(tái)24的立柱固定連接，所述第一鐵架臺(tái)24的水平支撐柱另一端帶有一垂向通孔，所述壓縮桿21下端穿過(guò)該垂向通孔位于所述壓縮盤(pán)25上端面上方；所述壓縮桿21與所述垂向通孔滑動(dòng)配合；所述第二鐵架臺(tái)241的水平支撐柱一端與所述第二鐵架臺(tái)241的立柱固定連接，所述第二鐵架臺(tái)24的水平支撐柱另一端固定連接所述杠桿千分尺22 ;所述杠桿千分尺22的測(cè)量端頭與所述壓縮桿21的圓形砝碼盤(pán)下端面的側(cè)邊相接觸；所述溫控系統(tǒng)2由固定在壓縮盤(pán)25上的熱電偶溫度計(jì)30和溫度控制器組成，所述溫度控制器顯示熱電偶溫度計(jì)30所處環(huán)境的溫度。所述的壓縮盤(pán)25上表面中心處的凹槽為方形凹槽、球形凹槽或柱形凹槽。所述壓縮桿21的圓形砝碼盤(pán)之下的上部圓柱桿直徑大于下部壓縮端頭直徑。所述的氮?dú)廨敋夤?9插入內(nèi)層不銹鋼筒13的末端為不銹鋼圓管。所述液氮杜瓦容器32為具有自增壓功能的液氮杜瓦容器。放置在內(nèi)層不銹鋼筒13內(nèi)底面上的導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20中心處的壓縮盤(pán)25為一水平放置的直徑為2-3cm扁圓柱形壓縮盤(pán)；壓縮盤(pán)的圓周邊緣有2-4個(gè)螺紋通孔，螺釘通過(guò)螺紋孔把壓縮盤(pán)固定在導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20中心；壓縮盤(pán)的圓心根據(jù)待測(cè)材料尺寸的不同設(shè)有一定深度方形、球形或柱形凹槽；導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20的圓周邊緣處以圓心為對(duì)稱點(diǎn)設(shè)有兩個(gè)螺紋通孔；用以提升導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20上、下移動(dòng)的壓縮盤(pán)提桿29固定在一個(gè)螺紋通孔內(nèi)；所述壓縮桿21是一個(gè)具有一定長(zhǎng)度、上端部帶有直徑為2-3cm的薄圓盤(pán)形砝碼盤(pán)的柱狀結(jié)構(gòu)；所述壓縮桿21柱狀結(jié)構(gòu)與破碼盤(pán)連接的部分為一定長(zhǎng)度,直徑為6-8_柱體，其下部為一定長(zhǎng)度，直徑為3-5mm的柱體；壓縮桿21上端部的薄圓盤(pán)形水平砝碼盤(pán)與壓縮桿21的下端壓縮表面保持嚴(yán)格水平；本發(fā)明提供的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)具有以下優(yōu)
占-
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1、適用于寬的溫度范圍(室溫一77K)；2、適用于非金屬材料小尺寸的壓縮力學(xué)性能測(cè)試；3、可以實(shí)現(xiàn)精確控溫，整個(gè)測(cè)試區(qū)域溫度梯度?。?、適用于多種形狀非金屬材料的靜態(tài)壓縮力學(xué)性能測(cè)試；5、安裝方便。


圖1為本發(fā)明的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為不銹鋼杜瓦容器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為壓縮桿結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)附圖及實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明:圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為不銹鋼杜瓦容器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為壓縮桿結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，本發(fā)明的用于室溫-77K的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，其由不銹鋼杜瓦壓縮測(cè)試系統(tǒng)I和溫控系統(tǒng)2組成；所述不銹鋼杜瓦壓縮測(cè)試系統(tǒng)I包括:一不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110與一套壓縮測(cè)試組件111組成；所述不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110是一個(gè)由3層不銹鋼筒套裝而成；外層不銹鋼筒10與中層不銹鋼筒11之間為真空絕熱層；內(nèi)層不銹鋼筒12與中層不銹鋼筒11之間設(shè)一距離為2-3cm的空心夾層；在不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110的上端部一定高度處設(shè)有水平貫穿外層不銹鋼筒10和中層不銹鋼筒11的輸液端口管13和排液端口管14 ;所述輸液端口管13和排液端口管14以其所在水平圓周中心為對(duì)稱點(diǎn)對(duì)稱分布；在不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110上端開(kāi)口處蓋有一圓盤(pán)形泡沫絕熱蓋15 ；所述壓縮測(cè)試系統(tǒng)組件111包括:一個(gè)水平放置在內(nèi)層不銹鋼筒12內(nèi)底面上的導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20 ;—個(gè)頂端帶有直徑為2-3cm的薄圓形砝碼盤(pán)的壓縮桿21 個(gè)杠桿千分尺22 ;—套加載砝碼23 ;分別固定壓縮桿21與杠桿千分尺22的第一鐵架臺(tái)24和第二鐵架臺(tái)241 ;導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20上表面中心處設(shè)有一水平放置的直徑為2-3cm扁圓柱形壓縮盤(pán)25 ;壓縮盤(pán)25的圓周邊緣有2_4個(gè)螺紋通孔26，螺釘通過(guò)螺紋孔26把壓縮盤(pán)25固定在導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20上表面；壓縮盤(pán)25的圓心根據(jù)材料測(cè)試尺寸的不同設(shè)有一定深度方形、球形或柱形凹槽27 ;導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20的圓周邊緣處以圓心為對(duì)稱點(diǎn)設(shè)有兩個(gè)螺紋通孔28 ;用以提升導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20上、下移動(dòng)的提桿29固定在一個(gè)螺紋通孔28內(nèi)；所述壓縮桿21是一個(gè)具有一定長(zhǎng)度、上端部帶有直徑為2-3cm的薄圓盤(pán)形砝碼盤(pán)的柱狀結(jié)構(gòu)；所述壓縮桿21柱狀結(jié)構(gòu)與砝碼盤(pán)連接的部分為一定長(zhǎng)度，直徑為6-8mm柱體,其下部為一定長(zhǎng)度,直徑為3_5mm的柱體；壓縮桿21上端部的薄圓盤(pán)形砝碼盤(pán)與壓縮桿21的下端壓縮表面保持嚴(yán)格水平；固定壓縮桿21的鐵架臺(tái)24上有一個(gè)與壓縮桿21動(dòng)配合用來(lái)固定壓縮桿21的固定套圈210 ；所述溫控系統(tǒng)2包括:固定在壓縮盤(pán)25上的熱電偶溫度計(jì)30 ;固定在壓縮盤(pán)提桿29上的氮?dú)馔夤苈?1 ;一個(gè)具有自增壓功能的液氮杜瓦容器32 ;所述液氮杜瓦容器32通過(guò)輸液管33與不銹鋼杜瓦容器2的輸液端口管13連接；本發(fā)明的不銹鋼杜瓦容器系統(tǒng)110、壓縮盤(pán)25及固定套圈210為不銹鋼及低溫鋼材料；壓縮桿21及加載砝碼23為鋁合金材料。試驗(yàn)時(shí)，將本發(fā)明的不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110的輸液端口管13通過(guò)輸液管33與液氮杜瓦容器32連接；壓縮盤(pán)25通過(guò)螺釘固定在導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20上，熱電偶30固定在壓縮盤(pán)25的測(cè)試區(qū)；提桿29固定在導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20的螺紋孔26內(nèi)；把待測(cè)試樣3放置在壓縮盤(pán)25中心的凹槽27內(nèi)；通過(guò)提桿29把裝好試樣3的導(dǎo)熱紫銅盤(pán)20水平放置到不銹鋼杜瓦筒110的內(nèi)層不銹鋼筒12底部；把壓縮桿21穿過(guò)固定套圈210固定在鐵架臺(tái)24上，調(diào)節(jié)鐵架臺(tái)24的高度使壓縮桿21的下端面剛好與試樣3接觸并保持壓縮桿21上端部砝碼盤(pán)保持水平；固定在另一鐵架臺(tái)24上的杠桿千分尺22的杠桿端頭緊貼在砝碼盤(pán)的下端面；氮?dú)馔夤苈?1通過(guò)提桿29固定在壓縮盤(pán)25附近，調(diào)節(jié)氮?dú)獾牧髁颗趴詹讳P鋼筒系統(tǒng)110的內(nèi)層不銹鋼筒12內(nèi)的空氣；圓盤(pán)形泡沫絕熱蓋15覆蓋在不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110的上端開(kāi)口處；調(diào)節(jié)液氮杜瓦容器32內(nèi)壓力，通過(guò)輸液管33把液氮輸入不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110的中間層不銹鋼筒11與內(nèi)層不銹鋼筒12的夾層內(nèi)；調(diào)節(jié)氮?dú)獾牧髁靠刂撇讳P鋼杜瓦筒系統(tǒng)110的內(nèi)層不銹鋼筒12內(nèi)的溫度達(dá)到待測(cè)試的溫度；把加載砝碼23逐個(gè)放置在壓縮桿21上端部的砝碼盤(pán)上實(shí)現(xiàn)載荷加載，杠桿千分尺22記錄壓縮位移的變化；整個(gè)壓縮力學(xué)測(cè)試均在密閉的不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110的內(nèi)層不銹鋼筒12內(nèi)完成。
權(quán)利要求
1.一種小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，其由不銹鋼杜瓦壓縮測(cè)試系統(tǒng)(I)與溫控系統(tǒng)(2 )組成； 所述不銹鋼杜瓦壓縮測(cè)試系統(tǒng)(I)由不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)(110)和壓縮測(cè)試系統(tǒng)(111)組成:所述不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)(110)由三層不銹鋼筒套裝而成；外層不銹鋼筒(10)與中間層不銹鋼筒(11)之間為絕熱真空層；中間層不銹鋼筒(11)與內(nèi)層不銹鋼筒(13)之間為貯存液氮的中空夾層；所述不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)(110)上部側(cè)壁上設(shè)有水平貫穿外層不銹鋼筒(10)和中間層不銹鋼筒(11)的輸液端口管(13)和排液端口管(14)，所述輸液端口管(13)通過(guò)輸液管路(33)與液氮杜瓦容器(32)相連通；所述不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)(110)上端口蓋有圓盤(pán)形泡沫絕熱蓋(15)； 所述壓縮測(cè)試系統(tǒng)(111)結(jié)構(gòu)由位于所述內(nèi)層不銹鋼筒(13)內(nèi)的筒內(nèi)壓縮組件、一個(gè)杠桿千分尺(22)和一套加載砝碼(23)組成； 所述筒內(nèi)壓縮組件組成如下: 放置在內(nèi)層不銹鋼筒(13)內(nèi)底面上的導(dǎo)熱紫銅盤(pán)(20)； 置于所述導(dǎo)熱紫銅盤(pán)(20)上表面上的壓縮盤(pán)(25)和一個(gè)上部帶有直徑為2-3cm圓形砝碼盤(pán)的壓縮桿(21);所述壓縮盤(pán)(25)上表面中心處設(shè)有供安放待測(cè)材料的凹槽； 一與氮?dú)庠聪噙B通的氮?dú)馔夤?29)穿過(guò)所述圓盤(pán)形泡沫絕熱蓋(15)伸入至所述內(nèi)層不銹鋼筒(13)底部；一穿過(guò)所述圓盤(pán)形泡沫絕熱蓋(15)與所述導(dǎo)熱紫銅盤(pán)(20)相連的壓縮盤(pán)提桿(29)；分別帶有立柱和水平支撐柱的第一鐵架臺(tái)(24)和第二鐵架臺(tái)(241)，所述立柱分別由下端固定裝置固定使其呈垂向立柱狀；所述第一鐵架臺(tái)(24)的水平支撐柱一端與所述第一鐵架臺(tái)(24)的立柱固定連接，所述第一鐵架臺(tái)(24)的水平支撐柱另一端帶有一垂向通孔，所述壓縮桿(21)下端穿過(guò)該垂向通孔位于所述壓縮盤(pán)(25)上端面上方；所述壓縮桿(21)與所述垂向通孔滑動(dòng)配合； 所述第二鐵架臺(tái)(241)的水平支撐柱一端與所述第二鐵架臺(tái)(241)的立柱固定連接，所述第二鐵架臺(tái)(241)的水平支撐柱另一端固定連接所述杠桿千分尺(22);所述杠桿千分尺(22)的測(cè)量端頭與所述壓縮桿(21)的圓形砝碼盤(pán)下端面的側(cè)邊相接觸； 所述溫控系統(tǒng)(2 )由固定在壓縮盤(pán)(25 )上的熱電偶溫度計(jì)(30 )和溫度控制器組成，所述溫度控制器顯示熱電偶溫度計(jì)(30)所處環(huán)境的溫度。
2.按權(quán)利要求1所述的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述的壓縮盤(pán)(25)上表面中心處的凹槽為方形凹槽、球形凹槽或柱形凹槽。
3.按權(quán)利要求1所述的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮桿(21)的圓形砝碼盤(pán)之下的壓縮桿上部圓柱桿直徑大于下部壓縮端頭直徑。
4.按權(quán)利要求1所述的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述的氮?dú)廨敋夤?29)插入內(nèi)層不銹鋼筒(13)的末端為不銹鋼圓管。
5.按權(quán)利要求1所述的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述液氮杜瓦容器(32)為具有自增壓功能的液氮杜瓦容器。
全文摘要
一種小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，由不銹鋼杜瓦壓縮測(cè)試與溫控系統(tǒng)組成；杜瓦壓縮測(cè)試系統(tǒng)包括不銹鋼杜瓦筒及壓縮組件；杜瓦筒由三層不銹鋼筒套裝而成；其上部側(cè)壁上設(shè)水平貫穿外層和中間層不銹鋼筒的輸液端口管和排液端口管，輸液端口管通過(guò)輸液管路與杜瓦容器連通；杜瓦筒系統(tǒng)上端口蓋有泡沫絕熱蓋；內(nèi)層不銹鋼筒內(nèi)底面上的導(dǎo)熱紫銅盤(pán)中心處設(shè)壓縮盤(pán)；壓縮桿是上部帶圓形砝碼盤(pán)的柱體；其下端穿過(guò)鐵架臺(tái)水平支撐柱的通孔保持豎直狀態(tài)；杠桿千分尺固定在另一鐵架臺(tái)上，杠桿端頭與壓縮桿圓形砝碼盤(pán)下端面?zhèn)冗吔佑|；熱電偶固定在壓縮盤(pán)上；適于小尺寸非金屬試樣室溫-77K溫區(qū)連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測(cè)試，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單操作方便。
文檔編號(hào)G01N3/14GK103115823SQ201310023770
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者付紹云, 肖紅梅, 渠成兵, 劉玉, 趙陽(yáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所