測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明一種測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，所述裝置包括底座，底座上部設(shè)置有框架，框架上部設(shè)置有蓋板，第一、第二絲杠一端與蓋板連接，另一端與底座連接，第一、第二絲杠上設(shè)置有第一連接板，上卡盤(pán)固接于第一連接板，下卡盤(pán)固接于底座，下卡盤(pán)上裝夾有第二連接柱，第二連接柱上端設(shè)置有支撐板，支撐板上架設(shè)有待測(cè)試樣，溫度控制箱圍設(shè)在待測(cè)試樣外側(cè)，溫度控制箱內(nèi)安裝有紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x；上卡盤(pán)上裝夾第一連接柱，第一連接柱下端的冂型連接件夾持于待測(cè)試樣，待測(cè)試樣內(nèi)部設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)。通過(guò)位移傳感器讀取直管道對(duì)應(yīng)位置的位移數(shù)據(jù)，進(jìn)而得到直管道在循環(huán)載荷作用下的力學(xué)響應(yīng)參數(shù)，獲得材料高溫棘輪效應(yīng)數(shù)據(jù)。
【專利說(shuō)明】
測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明涉及材料力學(xué)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]在現(xiàn)代工業(yè)中，許多工程結(jié)構(gòu)諸如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、航天飛行器、核反應(yīng)堆等均在復(fù)雜荷載與復(fù)雜環(huán)境下工作，許多構(gòu)件都處在高溫、高壓及反復(fù)受載的狀態(tài)中。由于其中一些承載構(gòu)件的意外破壞可能會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性的后果，因此對(duì)這些構(gòu)件的安全性要求越來(lái)越高，因而使得預(yù)測(cè)這類系統(tǒng)可靠性、安全性和壽命成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)之一。然而對(duì)部件進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)和安全性評(píng)估的前提是獲得能精確描述材料變形行為的本構(gòu)方程，目前對(duì)于材料在常溫下的循環(huán)本構(gòu)模型和棘輪行為預(yù)測(cè)的研究已取得了較大進(jìn)展，但要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)材料在高溫下的棘輪效應(yīng)仍然是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。
[0003]材料的高溫棘輪效應(yīng)是指材料在高溫狀態(tài)下受到應(yīng)力(平均應(yīng)力為非零值)控制循環(huán)載荷作用而產(chǎn)生塑性應(yīng)變累積的現(xiàn)象，因而研究材料在高溫下的棘輪行為，正確預(yù)測(cè)其高溫下的力學(xué)響應(yīng)，可有效防止結(jié)構(gòu)疲勞失效，減免諸多不必要的損失。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)對(duì)材料高溫棘輪效應(yīng)的研究主要是通過(guò)常溫試驗(yàn)結(jié)合有限元分析來(lái)模擬材料高溫下的棘輪效應(yīng)，但由于高溫循環(huán)硬化本構(gòu)模型理論發(fā)展的不成熟，使得有限元分析軟件的模擬結(jié)果往往與實(shí)際有較大偏差，難以準(zhǔn)確獲得材料高溫棘輪效應(yīng)的數(shù)據(jù)，不能為材料在高溫狀態(tài)下循環(huán)硬化本構(gòu)模型的研究提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而使材料高溫棘輪效應(yīng)的研究陷入困境。
[0004]因此，有必要研究一種更適用的測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，以解決上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，可直接測(cè)定高溫內(nèi)壓直管道在循環(huán)載荷作用下的力學(xué)響應(yīng)參數(shù)，進(jìn)而準(zhǔn)確獲得材料高溫棘輪效應(yīng)數(shù)據(jù)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提供的一種測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置，包括底座，底座上部設(shè)置有框架，框架上部設(shè)置有蓋板，第一絲杠和第二絲杠一端與蓋板連接，另一端與底座連接，所述第一絲杠和第二絲杠上設(shè)置有第一連接板，上卡盤(pán)固接于所述第一連接板，與所述上卡盤(pán)對(duì)應(yīng)的下卡盤(pán)的下部固接于所述底座;所述下卡盤(pán)上裝夾有第二連接柱，第二連接柱上端設(shè)置有支撐板，支撐板上設(shè)置有兩支承座，兩支承座之間架設(shè)有待測(cè)試樣，所述支撐板上還設(shè)置有溫度控制箱，所述溫度控制箱圍設(shè)在待測(cè)試樣外側(cè)，所述溫度控制箱內(nèi)安裝有紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x;所述上卡盤(pán)上裝夾有第一連接柱，第一連接柱下端固接門型連接件，所述門型連接件兩開(kāi)口端均夾持于待測(cè)試樣，所述待測(cè)試樣內(nèi)部設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)，所述密封結(jié)構(gòu)包括:密封頭，所述密封頭分別設(shè)置在待測(cè)試樣兩端部，密封頭朝向彼此的一端分別設(shè)置有連接件，兩個(gè)連接件之間固接有連接桿，密封頭的另一端設(shè)置有緊固件，所述緊固件的外緣與待測(cè)試樣的外緣重合，密封頭上開(kāi)設(shè)第一通孔，用以向待測(cè)試樣內(nèi)填充液壓油。
[0008]所述連接件由兩連接瓦片扣合而成，兩連接瓦片遠(yuǎn)離密封頭的一端之間設(shè)置有第二連接板，連接瓦片的兩端分別朝向彼此設(shè)置有第一凸臺(tái)和第二凸臺(tái)，所述第一凸臺(tái)卡接于密封頭上開(kāi)設(shè)的凹槽內(nèi)，所述第二凸臺(tái)位于第二連接板遠(yuǎn)離密封頭的一側(cè)，用以擋止所述第二連接板，所述連接桿端部穿過(guò)所述第二連接板，并在連接桿端部設(shè)置螺母，用以對(duì)連接桿進(jìn)行固定。
[0009]所述門型連接件包括第三連接板，第三連接板下方設(shè)置有兩個(gè)第三連接柱，所述第三連接柱的下端均夾持于所述待測(cè)試樣，所述第三連接柱下部插設(shè)在所述溫度控制箱中。
[0010]所述溫度控制箱由第一箱體和第二箱體扣合而成，所述第一箱體包括第一殼體，在所述第一箱體的上側(cè)壁和下側(cè)壁上設(shè)置有凹槽，其左側(cè)壁和右側(cè)壁上設(shè)置有半圓形通孔，所述第二箱體包括第二殼體，在所述第二箱體的上側(cè)壁和下側(cè)壁上設(shè)置有第三凸臺(tái)，其左側(cè)壁和右側(cè)壁上設(shè)置有半圓形通孔，所述第一箱體和第二箱體通過(guò)相配合的凹槽和第三凸臺(tái)扣合為一體，所述待測(cè)試樣穿過(guò)相配合的兩半圓形通孔形成的通道插設(shè)在所述溫度控制箱中，所述第三凸臺(tái)上設(shè)置有多個(gè)第二通孔，在第二通孔靠近第二箱體內(nèi)腔的一端設(shè)置有高溫玻璃，在第二通孔內(nèi)安裝有紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x，在所述第一殼體和第二殼體的相扣合面上均嵌有柔性石墨層，第一殼體和第二殼體內(nèi)部均填充有保溫加熱材料。
[0011]所述密封頭與待測(cè)試樣之間設(shè)置有密封環(huán)。
[0012]所述第一通孔為階梯孔，階梯孔遠(yuǎn)離連接桿一端為大孔，所述大孔內(nèi)壁設(shè)置有螺紋，用于螺紋連接液壓油輸送管道。
[0013 ]所述框架內(nèi)壁設(shè)有滑道，所述第一連接板沿所述滑道滑動(dòng)。
[0014]所述緊固件與密封頭之間還設(shè)置有墊片，所述墊片的外緣與所述待測(cè)試樣的外緣重合。
[0015]所述緊固件為螺釘或者銷釘。
[0016]采用上述測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置對(duì)直管道進(jìn)行測(cè)定的試驗(yàn)方法，其具體步驟如下:
[0017]第一步:將輸油管與密封結(jié)構(gòu)的一端連接，密封結(jié)構(gòu)另一端外接透明泄油管，通過(guò)輸油管向密封結(jié)構(gòu)中通入液壓油，直至排空待測(cè)試樣內(nèi)部的空氣，繼續(xù)對(duì)向密封結(jié)構(gòu)中通入液壓油，使待測(cè)試件內(nèi)部達(dá)到預(yù)定壓力，將溫度控制箱孔中安裝的紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x通過(guò)引線連接至電腦；
[0018]第二步:啟動(dòng)溫度控制箱，使溫度上升到預(yù)定溫度，并保持穩(wěn)定；
[0019]第三步:啟動(dòng)第一、第二絲杠外接的電機(jī)，驅(qū)動(dòng)第一、第二絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一連接板在第一、第二絲杠移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)上卡盤(pán)移動(dòng)，第一連接柱對(duì)待測(cè)試樣施加循環(huán)彎矩載荷，通過(guò)紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x讀取待測(cè)試樣對(duì)應(yīng)位置的應(yīng)變數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至電腦，得到待測(cè)試樣內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)變情況；
[0020]第四步:關(guān)閉電機(jī)，關(guān)閉溫度控制箱，當(dāng)溫度降低到室溫后，停止向密封結(jié)構(gòu)通入液壓油，完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。
[0021]在第一步中，向密封結(jié)構(gòu)通入液壓油后，連續(xù)5分鐘在透明泄油管中觀察不到氣泡，既判定已經(jīng)排空待測(cè)試樣內(nèi)部的空氣。
[0022]在第一步中，所述連接件由兩連接瓦片扣合而成，兩連接瓦片遠(yuǎn)離密封頭的一端之間設(shè)置有第二連接板，連接瓦片的兩端分別朝向彼此設(shè)置有第一凸臺(tái)和第二凸臺(tái)，所述第一凸臺(tái)卡接于密封頭上開(kāi)設(shè)的凹槽內(nèi)，所述第二凸臺(tái)位于第二連接板遠(yuǎn)離密封頭的一偵U，用以擋止所述第二連接板，所述連接桿端部穿過(guò)所述第二連接板，并在連接桿端部設(shè)置螺母，用以對(duì)連接桿進(jìn)行固定。
[0023]在第二步中，所述溫度控制箱由第一箱體和第二箱體扣合而成，所述第一箱體包括第一殼體，在所述第一箱體的上側(cè)壁和下側(cè)壁上設(shè)置有凹槽，其左側(cè)壁和右側(cè)壁上設(shè)置有半圓形通孔，所述第二箱體包括第二殼體，在所述第二箱體的上側(cè)壁和下側(cè)壁上設(shè)置有第三凸臺(tái)，其左側(cè)壁和右側(cè)壁上設(shè)置有半圓形通孔，所述第一箱體和第二箱體通過(guò)相配合的凹槽和第三凸臺(tái)扣合為一體，所述待測(cè)試樣穿過(guò)相配合的兩半圓形通孔形成的通道插設(shè)在所述溫度控制箱中，所述第三凸臺(tái)上設(shè)置有多個(gè)第二通孔，在第二通孔靠近第二箱體內(nèi)腔的一端設(shè)置有高溫玻璃，在第二通孔內(nèi)安裝有紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x，在所述第一殼體和第二殼體的相扣合面上均嵌有柔性石墨層，防止溫度變化時(shí)，殼體產(chǎn)生塑性變形而造成損傷，第一殼體和第二殼體內(nèi)部均填充有保溫加熱材料，用以進(jìn)行加熱和調(diào)溫控溫。
[0024]本發(fā)明測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法的有益效果:通過(guò)紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x讀取高溫內(nèi)壓直管道對(duì)應(yīng)位置的應(yīng)變數(shù)據(jù)，進(jìn)而得到直管道在循環(huán)載荷作用下的力學(xué)響應(yīng)參數(shù)，獲得材料高溫棘輪效應(yīng)數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)置的密封結(jié)構(gòu)及溫度控制箱使得裝置可以準(zhǔn)確測(cè)定在不同壓力和溫度情況下直管道棘輪效應(yīng)數(shù)據(jù)，且直管道內(nèi)部受力通過(guò)密封結(jié)構(gòu)的連接桿平衡，使得裝置更加穩(wěn)定，溫度控制箱上設(shè)置的柔性石墨層，可以在溫度變化時(shí)，防止殼體產(chǎn)生塑性變形而造成損傷。
【附圖說(shuō)明】
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[0025]圖1為測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為密封結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為支撐板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為圍設(shè)有溫度控制箱的支撐板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為保溫箱第一箱體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6為保溫箱第二箱體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ] 1-底座，2-框架，3-蓋板，4-第一絲杠，5-第二絲杠，6_第一連接板，7_滑道，8_上卡盤(pán)，9-第一連接柱，10-門型連接件，11-下卡盤(pán)，12-第二連接柱，13-支撐板，14-支承座，15-待測(cè)試樣，17-溫度控制箱，18-密封頭，19-密封環(huán)，20-連接瓦片，21-第一凸臺(tái)，22-第二凸臺(tái)，23-第二連接板，24-連接桿，25-螺母，26-第一通孔，27-大孔，28-第三連接板，29-第三連接柱，30-第一箱體，31-第一殼體，32-凹槽，33-半圓形通孔，34-第二箱體，35-第二殼體，36-第三凸臺(tái)，37-第二通孔，38-螺釘，39-墊片。
【具體實(shí)施方式】
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[0032]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]根據(jù)圖1所示，一種測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置，包括底座I，底座I上部設(shè)置有框架2，框架2上部設(shè)置有蓋板3，第一絲杠4和第二絲杠5—端與蓋板3連接，另一端與底座I連接，所述第一絲杠4和第二絲杠5上設(shè)置有第一連接板6，所述框架2內(nèi)壁設(shè)有滑道7，第一連接板6的兩端嵌裝在滑道7內(nèi)，使得第一連接板6沿所述滑道7滑動(dòng)，上卡盤(pán)8固接于所述第一連接板6，上卡盤(pán)8在第一連接板6的帶動(dòng)下上下移動(dòng)，與所述上卡盤(pán)8對(duì)應(yīng)的下卡盤(pán)11的下部固接于所述底座I，相對(duì)于底座I保持不動(dòng);所述下卡盤(pán)11上裝夾有第二連接柱12，第二連接柱12上端設(shè)置有支撐板13，如圖3和圖4所示，支撐板13上設(shè)置有兩支承座14，兩支承座14之間架設(shè)有待測(cè)試樣15，所述待測(cè)試樣15為標(biāo)準(zhǔn)試樣，所述支撐板13上還設(shè)置有溫度控制箱17，所述溫度控制箱17圍設(shè)在待測(cè)試樣15外側(cè)，所述溫度控制箱17內(nèi)安裝有紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x;所述上卡盤(pán)8上裝夾有第一連接柱9，第一連接柱9下端固接門型連接件10，所述門型連接件10兩開(kāi)口端均夾持于待測(cè)試樣15，在本實(shí)施例中，所述門型連接件10包括第三連接板28，第三連接板28下方設(shè)置有兩個(gè)第三連接柱29，所述第三連接柱29的下端均夾持于所述待測(cè)試樣15，所述第三連接柱19下部插設(shè)在所述溫度控制箱17中，第一連接柱9在上卡盤(pán)8的的帶動(dòng)下上下移動(dòng)，從而通過(guò)門型連接件10對(duì)待測(cè)試樣15施加循環(huán)載荷，所述待測(cè)試樣15內(nèi)部設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)，用以保證待測(cè)試樣內(nèi)部具有良好的密封性，在試驗(yàn)過(guò)程中，使得待測(cè)試樣內(nèi)部流過(guò)壓力恒定的液壓油。
[0034]如圖2所示，所述密封結(jié)構(gòu)包括:密封頭18，所述密封頭18分別設(shè)置在待測(cè)試樣15兩端部，密封頭18與待測(cè)試樣15之間設(shè)置有密封環(huán)19，密封頭18朝向彼此的一端分別設(shè)置有連接件，兩個(gè)連接件之間固接有連接桿24，連接件由兩連接瓦片20扣合而成，兩連接瓦片20遠(yuǎn)離密封頭18的一端之間設(shè)置有第二連接板23，連接瓦片20的兩端分別朝向彼此設(shè)置有第一凸臺(tái)21和第二凸臺(tái)22，所述第一凸臺(tái)21卡接于密封頭18上開(kāi)設(shè)的凹槽內(nèi)，所述第二凸臺(tái)22位于第二連接板23遠(yuǎn)離密封頭18的一側(cè)，用以擋止所述第二連接板23，所述連接桿24端部穿過(guò)所述第二連接板23，并在連接桿24端部設(shè)置螺母25，用以對(duì)連接桿24進(jìn)行固定，在其他實(shí)施例中，也可以直接將連接桿24端部焊接或者螺紋連接固定于所述第二連接板23上，在密封頭18的另一端設(shè)置有緊固件，所述緊固件的外緣與待測(cè)試樣的外緣重合，在本實(shí)施例中，緊固件為螺釘38，且在螺釘38和密封頭之間還設(shè)置有墊片39，且墊片39的外緣與所述待測(cè)試樣15的外緣重合，在密封頭18上開(kāi)設(shè)第一通孔26，用以向待測(cè)試樣15內(nèi)填充液壓油，在本實(shí)施例中，第一通孔26為階梯孔，階梯孔遠(yuǎn)離連接桿一端為大孔27，所述大孔27內(nèi)壁設(shè)置有螺紋，用于螺紋連接液壓油輸送管道。
[0035]如圖5和圖6所示，所述溫度控制箱17由第一箱體30和第二箱體34扣合而成，形成封閉式結(jié)構(gòu)，第一箱體30和第二箱體34通過(guò)搭扣進(jìn)行鎖緊，使得保溫箱拆裝方便，搭扣本身采用無(wú)堿玻璃纖維材料制成，具有極強(qiáng)的張力，輕易不會(huì)被折斷，且其還具有耐硫化、無(wú)煙無(wú)毒、絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，若在其成分中添加硅膠成分，更能夠加強(qiáng)其安全環(huán)保的性能，所述第一箱體30包括第一殼體31，在所述第一箱體30的上側(cè)壁和下側(cè)壁上設(shè)置有凹槽32，其左側(cè)壁和右側(cè)壁上設(shè)置有半圓形通孔33，所述第二箱體34包括第二殼體35，在所述第二箱體34的上側(cè)壁和下側(cè)壁上設(shè)置有第三凸臺(tái)36，其左側(cè)壁和右側(cè)壁上設(shè)置有半圓形通孔33，所述第一箱體30和第二箱體34通過(guò)相配合的凹槽32和第三凸臺(tái)36扣合為一體，所述待測(cè)試樣15穿過(guò)相配合的兩半圓形通孔33形成的通道插設(shè)在所述溫度控制箱17中，所述第三凸臺(tái)36上設(shè)置有多個(gè)第二通孔37，在第二通孔37靠近第二箱體34內(nèi)腔的一端設(shè)置有高溫玻璃(未圖示)，在第二通孔37內(nèi)安裝有紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x，在所述第一殼體31和第二殼體35的相扣合面上均嵌有柔性石墨層，防止溫度變化時(shí)，殼體產(chǎn)生塑性變形而造成損傷，柔性石墨是由天然鱗狀的高碳石墨，經(jīng)過(guò)特殊化學(xué)和物理處理后，加工精制而成的純石墨制品，完整地保持著天然鱗狀石墨的優(yōu)良特性外，更主要的具備柔軟性、回彈性、耐腐蝕、耐高壓、耐輻射、導(dǎo)熱等優(yōu)良特性，第一殼體31和第二殼體35內(nèi)部均填充有保溫加熱材料，用以達(dá)到升溫、調(diào)溫和控溫的目的，該材料是由低硫膨脹石墨線編織而成，內(nèi)襯棉紗線以增強(qiáng)強(qiáng)度，有極低的磨擦系數(shù)，不會(huì)磨損栗軸和閥桿，且具有良好的導(dǎo)熱性，耐化學(xué)腐蝕性能及很高的回彈性，適用于水、海水等各類溶劑，可在-200?600°C溫度下使用，限制壓力為20MPa。
[0036]采用上述測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置對(duì)直管道進(jìn)行測(cè)定的試驗(yàn)方法，其具體步驟如下:
[0037]第一步:將裝置與液壓系統(tǒng)連通，所述液壓系統(tǒng)包括液壓栗和油箱，具體地說(shuō)，將液壓栗通過(guò)輸油管與密封結(jié)構(gòu)一端的密封頭18上的大孔27連通，且在密封頭18端部的輸油管上安裝有壓力表一，將油箱通過(guò)透明泄油管與密封結(jié)構(gòu)另一端的密封頭18上的大孔27連通，在密封頭18端部的透明泄油管上安裝有壓力表二，所述輸油管和透明泄油管均與對(duì)應(yīng)大孔螺紋連接，使得連接更加穩(wěn)定，液壓栗和油箱之間通過(guò)管道連通，管道上設(shè)置有液壓閥，通過(guò)輸油管向密封結(jié)構(gòu)中通入液壓油，直至排空待測(cè)試樣15內(nèi)部的空氣，即連續(xù)5分鐘在透明泄油管中觀察不到氣泡，既判定已經(jīng)排空待測(cè)試樣15內(nèi)部的空氣，繼續(xù)對(duì)向密封結(jié)構(gòu)中通入液壓油，使待測(cè)試件內(nèi)部達(dá)到預(yù)定壓力，壓力值通過(guò)壓力表一和壓力表二讀數(shù)的平均值得到，將溫度控制箱孔中安裝的紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x通過(guò)引線連接至電腦，在輸油管和透明泄油管之間設(shè)置有液壓栗和油箱，油箱中液壓油通過(guò)液壓栗給入輸油管，進(jìn)而通入密封結(jié)構(gòu)中，由透明泄油管回流至油箱中，通過(guò)調(diào)節(jié)液壓閥的開(kāi)度，改變輸油管內(nèi)液壓油的流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)測(cè)試件內(nèi)部壓力大小；
[0038]同時(shí)，密封結(jié)構(gòu)的兩個(gè)密封頭18朝向彼此的一端分別設(shè)置有連接件，兩個(gè)連接件之間固接有連接桿24，連接件由兩連接瓦片20扣合而成，在通過(guò)輸油管給入液壓油時(shí)，液壓油通過(guò)第一通孔26進(jìn)入兩連接瓦片20扣合形成的空腔中，再由連接瓦片20與待測(cè)試樣15之間的間隙流入待測(cè)試樣15的內(nèi)腔中，且待測(cè)試樣15內(nèi)腔的液壓油對(duì)連接瓦片20產(chǎn)生向外的推力，在兩連接瓦片20遠(yuǎn)離密封頭18的一端之間設(shè)置有第二連接板23，連接瓦片20的兩端分別朝向彼此設(shè)置有第一凸臺(tái)21和第二凸臺(tái)22，所述第一凸臺(tái)21卡接于密封頭18上開(kāi)設(shè)的凹槽內(nèi)，所述第二凸臺(tái)22位于第二連接板23遠(yuǎn)離密封頭18的一側(cè)，用以擋止所述第二連接板23，所述連接桿24端部穿過(guò)所述第二連接板23，在密封頭18的另一端設(shè)置有螺釘38，且在螺釘38和密封頭之間還設(shè)置有墊片39，且墊片39的外緣與所述待測(cè)試樣15的外緣重合，在待測(cè)試件內(nèi)部達(dá)到預(yù)定壓力之前，液壓油填充滿待測(cè)試樣15的內(nèi)部，密封結(jié)構(gòu)在液壓油的作用下受到向外的推力，在密封頭18端部對(duì)稱設(shè)置的螺釘38和墊片39的作用下，保證密封結(jié)構(gòu)始終固定在待測(cè)試樣15內(nèi)部，保持受力平衡，在連接桿24端部設(shè)置有螺母25，對(duì)連接桿24進(jìn)行固定，在達(dá)到預(yù)定壓力后，待測(cè)試樣15內(nèi)部壓力穩(wěn)定，因密封結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性設(shè)計(jì)，上述推力最終由螺母25和第二連接板23共同承擔(dān)，進(jìn)而保證密封結(jié)構(gòu)的受力平衡及密封性；
[0039]第二步:啟動(dòng)溫度控制箱17，通過(guò)溫度控制箱17的殼體內(nèi)部填充的保溫加熱材料，使溫度上升到預(yù)定溫度，并保持穩(wěn)定，溫度值可通過(guò)安裝在溫度控制箱17上的溫度傳感器讀取得到；
[0040]第三步:啟動(dòng)第一、第二絲杠外接的電機(jī)，驅(qū)動(dòng)第一、第二絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一連接板6在第一、第二絲杠移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)上卡盤(pán)8移動(dòng)，第一連接柱9在上卡盤(pán)8的帶動(dòng)下上下移動(dòng)，從而通過(guò)門型連接件10對(duì)待測(cè)試樣15施加循環(huán)彎矩載荷，然后通過(guò)紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x讀取待測(cè)試樣15對(duì)應(yīng)位置的應(yīng)變數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至電腦，得到待測(cè)試樣15內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)變情況；
[0041 ]所述紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x主要包括兩個(gè)部分，一部分發(fā)射偏振光，另一個(gè)部分則是采集材料上面所產(chǎn)生的干涉條紋，然后利用光彈性法測(cè)得待測(cè)試樣對(duì)應(yīng)位置的應(yīng)變數(shù)據(jù)，所述的光彈性法是利用材料的雙折射效應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試，如環(huán)氧樹(shù)脂之類的各向同性的非晶體材料，在自然狀態(tài)下不會(huì)產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，但當(dāng)其受到載荷作用而產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，就會(huì)如晶體一樣表現(xiàn)出光學(xué)各向異性，產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，而卸載后，材料又恢復(fù)光學(xué)各向同性。這就是所謂的暫時(shí)雙折射效應(yīng)，具體地說(shuō)，在本實(shí)施例中，是將待測(cè)試樣15的表面上，與紅外應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x所測(cè)量的對(duì)應(yīng)位置，采用光貼片處理，啟動(dòng)溫度控制箱17后，在循環(huán)載荷的作用下，將產(chǎn)生干涉的條紋，紅外應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x采集條紋就可以分析得到該位置的應(yīng)力應(yīng)變；
[0042]第四步:關(guān)閉電機(jī)，關(guān)閉溫度控制箱17，當(dāng)溫度降低到室溫后，停止向密封結(jié)構(gòu)通入液壓油，完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。
[0043]最后應(yīng)該說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括:底座，底座上部設(shè)置有框架，框架上部設(shè)置有蓋板，第一絲杠和第二絲杠一端與蓋板連接，另一端與底座連接，所述第一絲杠和第二絲杠上設(shè)置有第一連接板，上卡盤(pán)固接于所述第一連接板，與所述上卡盤(pán)對(duì)應(yīng)的下卡盤(pán)的下部固接于所述底座;所述下卡盤(pán)上裝夾有第二連接柱，第二連接柱上端設(shè)置有支撐板，支撐板上設(shè)置有兩支承座，兩支承座之間架設(shè)有待測(cè)試樣，所述支撐板上還設(shè)置有溫度控制箱，所述溫度控制箱圍設(shè)在待測(cè)試樣外側(cè)，所述溫度控制箱內(nèi)安裝有紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x;所述上卡盤(pán)上裝夾有第一連接柱，第一連接柱下端固接門型連接件，所述門型連接件兩開(kāi)口端均夾持于待測(cè)試樣，所述待測(cè)試樣內(nèi)部設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)，所述密封結(jié)構(gòu)包括:密封頭，所述密封頭分別設(shè)置在待測(cè)試樣兩端部，密封頭朝向彼此的一端分別設(shè)置有連接件，兩個(gè)連接件之間固接有連接桿，密封頭的另一端設(shè)置有緊固件，所述緊固件的外緣與待測(cè)試樣的外緣重合，密封頭上開(kāi)設(shè)第一通孔，用以向待測(cè)試樣內(nèi)填充液壓油。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述連接件由兩連接瓦片扣合而成，兩連接瓦片遠(yuǎn)離密封頭的一端之間設(shè)置有第二連接板，連接瓦片的兩端分別朝向彼此設(shè)置有第一凸臺(tái)和第二凸臺(tái)，所述第一凸臺(tái)卡接于密封頭上開(kāi)設(shè)的凹槽內(nèi)，所述第二凸臺(tái)位于第二連接板遠(yuǎn)離密封頭的一側(cè)，用以擋止所述第二連接板，所述連接桿端部穿過(guò)所述第二連接板，并在連接桿端部設(shè)置螺母，用以對(duì)連接桿進(jìn)行固定。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述門型連接件包括第三連接板，第三連接板下方設(shè)置有兩個(gè)第三連接柱，所述第三連接柱的下端均夾持于所述待測(cè)試樣，所述第三連接柱下部插設(shè)在所述溫度控制箱中。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述溫度控制箱由第一箱體和第二箱體扣合而成，所述第一箱體包括第一殼體，在所述第一箱體的上側(cè)壁和下側(cè)壁上設(shè)置有凹槽，其左側(cè)壁和右側(cè)壁上設(shè)置有半圓形通孔，所述第二箱體包括第二殼體，在所述第二箱體的上側(cè)壁和下側(cè)壁上設(shè)置有第三凸臺(tái)，其左側(cè)壁和右側(cè)壁上設(shè)置有半圓形通孔，所述第一箱體和第二箱體通過(guò)相配合的凹槽和第三凸臺(tái)扣合為一體，所述待測(cè)試樣穿過(guò)相配合的兩半圓形通孔形成的通道插設(shè)在所述溫度控制箱中，所述第三凸臺(tái)上設(shè)置有多個(gè)第二通孔，在第二通孔靠近第二箱體內(nèi)腔的一端設(shè)置有高溫玻璃，在第二通孔內(nèi)安裝有紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x，在所述第一殼體和第二殼體的相扣合面上均嵌有柔性石墨層，第一殼體和第二殼體內(nèi)部均填充有保溫加熱材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述第一通孔為階梯孔，階梯孔遠(yuǎn)離連接桿一端為大孔，所述大孔內(nèi)壁設(shè)置有螺紋，用于螺紋連接液壓油輸送管道。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述緊固件為螺釘或者銷釘，且在所述緊固件與密封頭之間還設(shè)置有墊片，所述墊片的外緣與所述待測(cè)試樣的外緣重合。7.采用權(quán)利要求1所述的測(cè)定高溫高壓下直管道棘輪效應(yīng)的試驗(yàn)裝置對(duì)直管道進(jìn)行測(cè)定的試驗(yàn)方法，其特征在于:具體步驟如下: 第一步:將輸油管與密封結(jié)構(gòu)的一端連接，密封結(jié)構(gòu)另一端外接透明泄油管，通過(guò)輸油管向密封結(jié)構(gòu)中通入液壓油，直至排空待測(cè)試樣內(nèi)部的空氣，繼續(xù)對(duì)向密封結(jié)構(gòu)中通入液壓油，使待測(cè)試件內(nèi)部達(dá)到預(yù)定壓力，將溫度控制箱孔中安裝的紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x通過(guò)引線連接至電腦； 第二步:啟動(dòng)溫度控制箱，使溫度上升到預(yù)定溫度，并保持穩(wěn)定； 第三步:啟動(dòng)第一、第二絲杠外接的電機(jī)，驅(qū)動(dòng)第一、第二絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一連接板在第一、第二絲杠移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)上卡盤(pán)移動(dòng)，第一連接柱對(duì)待測(cè)試樣施加循環(huán)彎矩載荷，通過(guò)紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x讀取待測(cè)試樣對(duì)應(yīng)位置的應(yīng)變數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至電腦，得到待測(cè)試樣內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)變情況； 第四步:關(guān)閉電機(jī)，關(guān)閉溫度控制箱，當(dāng)溫度降低到室溫后，停止向密封結(jié)構(gòu)通入液壓油，完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:在第一步中，向密封結(jié)構(gòu)通入液壓油后，連續(xù)5分鐘在透明泄油管中觀察不到氣泡，既判定已經(jīng)排空待測(cè)試樣內(nèi)部的空氣。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:在第一步中，所述連接件由兩連接瓦片扣合而成，兩連接瓦片遠(yuǎn)離密封頭的一端之間設(shè)置有第二連接板，連接瓦片的兩端分別朝向彼此設(shè)置有第一凸臺(tái)和第二凸臺(tái)，所述第一凸臺(tái)卡接于密封頭上開(kāi)設(shè)的凹槽內(nèi)，所述第二凸臺(tái)位于第二連接板遠(yuǎn)離密封頭的一側(cè)，用以擋止所述第二連接板，所述連接桿端部穿過(guò)所述第二連接板，并在連接桿端部設(shè)置螺母，用以對(duì)連接桿進(jìn)行固定。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:在第二步中，所述溫度控制箱由第一箱體和第二箱體扣合而成，所述第一箱體包括第一殼體，在所述第一箱體的上側(cè)壁和下側(cè)壁上設(shè)置有凹槽，其左側(cè)壁和右側(cè)壁上設(shè)置有半圓形通孔，所述第二箱體包括第二殼體，在所述第二箱體的上側(cè)壁和下側(cè)壁上設(shè)置有第三凸臺(tái)，其左側(cè)壁和右側(cè)壁上設(shè)置有半圓形通孔，所述第一箱體和第二箱體通過(guò)相配合的凹槽和第三凸臺(tái)扣合為一體，所述待測(cè)試樣穿過(guò)相配合的兩半圓形通孔形成的通道插設(shè)在所述溫度控制箱中，所述第三凸臺(tái)上設(shè)置有多個(gè)第二通孔，在第二通孔靠近第二箱體內(nèi)腔的一端設(shè)置有高溫玻璃，在第二通孔內(nèi)安裝有紅外線應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量?jī)x，在所述第一殼體和第二殼體的相扣合面上均嵌有柔性石墨層，防止溫度變化時(shí)，殼體產(chǎn)生塑性變形而造成損傷，第一殼體和第二殼體內(nèi)部均填充有保溫加熱材料，用以進(jìn)行加熱和調(diào)溫控溫。
【文檔編號(hào)】G01N3/36GK105954131SQ201610439869
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月20日
【發(fā)明人】陳小輝, 王二濤, 趙二娟, 趙利, 王澤宇, 賈孝玉
【申請(qǐng)人】東北大學(xué)