[發(fā)明專利]4.2～300K溫區(qū)的疲勞性能測試裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210116300.7
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102645377A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃榮進;李來風;徐冬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/20
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測量裝置，尤其涉及一種適用于低溫環(huán)境(4.2～300K)下的疲勞性能測試裝置。

背景技術(shù)

隨著我國氫能源、核聚變能、航空航天、應(yīng)用超導、氣體工業(yè)以及一些大科學工程等領(lǐng)域的發(fā)展，涉及到低溫工程的項目越來越多。因此對低溫材料的需求越來越大，對低溫材料的性能數(shù)據(jù)要求越來越全面。材料在低溫環(huán)境下工作，其低溫物理性能通常不同于常溫性能。其中，疲勞力學性能是工程中材料或工件的一個重要性能指標。工件在變動載荷和應(yīng)變長期作用下，內(nèi)部將產(chǎn)生交變應(yīng)力，在交變應(yīng)力下，工件即使承受應(yīng)力值低于材料的屈服強度，經(jīng)一定的循環(huán)周次后材料仍可能斷裂，這種現(xiàn)象稱之為疲勞。在工程中許多機件和構(gòu)件服役時都承受變動載荷，如曲軸、連桿、齒輪、輥子等，它們的失效形式主要是疲勞斷裂。據(jù)統(tǒng)計，在斷裂失效中疲勞失效約占80％以上。為防止工件和結(jié)構(gòu)的疲勞失效，有關(guān)材料疲勞性能的科學研究已成為材料科學領(lǐng)域中的一個重要組成部份。在低溫工程中，許多材料或工件在實際工作中經(jīng)常受到低溫環(huán)境中的周期性循環(huán)載荷的作用而發(fā)生疲勞失效，從而影響器件的使用壽命及服役可靠性。如：超導磁體的鎧甲材料，超導磁體緣絕端子，制冷機傳動裝置等。材料或工件在低溫環(huán)境中的疲勞性能數(shù)據(jù)是低溫工程項目實施時不可缺少的參考數(shù)據(jù)。

目前材料或工件室溫或高溫環(huán)境下的疲勞性能研究已較為廣泛和深入，并且用于室溫或高溫環(huán)境下材料或工件疲勞性能測量的各種各樣設(shè)備不斷涌現(xiàn)。但是，目前研究開發(fā)的疲勞性能測量設(shè)備只能進行室溫或高溫環(huán)境下的材料或工件的疲勞性能測量，缺陷在于：不能進行低溫環(huán)境下疲勞性能數(shù)據(jù)測量。因此，開發(fā)一種適用于低溫環(huán)境(4.2～300K)下疲勞性能數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)具有非常重要的理論研究意義和實際應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠進行材料或工件低溫環(huán)境(4.2～300K/-269～27℃)的疲勞性能數(shù)據(jù)測試裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

根據(jù)本發(fā)明，提供一種4.2～300K溫區(qū)的疲勞性能測試裝置，包括：電液伺服疲勞試驗機(1)、力學支撐架(2)、輸液管(3)、液體容器(4)、溫控器(6)、真空杜瓦(7)和液體蒸發(fā)器(8)，其中，

所述力學支撐架(2)用于裝配待測樣品(5)，其與電液伺服疲勞試驗機(1)剛性相連并可上下移動，用于傳遞來自電液伺服疲勞試驗機(1)的作用力至待測樣品(5)；

所述真空杜瓦(7)設(shè)置在力學支撐架(2)的下方，用于密封力學支撐架(2)并使之與外界絕熱；

所述液體容器(4)提供冷卻液體，該冷卻液體通過所述輸液管(3)輸送到真空杜瓦(7)內(nèi)；

所述液體蒸發(fā)器(8)設(shè)置在所述真空杜瓦(7)內(nèi)，用于蒸發(fā)所述冷卻液體；

所述溫控器(6)設(shè)置在所述真空杜瓦(7)內(nèi)，用于監(jiān)測待測樣品(5)周圍的環(huán)境溫度。

在上述技術(shù)方案中，所述電液伺服疲勞試驗機(1)具有力學傳感器和位移傳感器，并為待測樣品提供力學動力源。

在上述技術(shù)方案中，所述力學支撐架(2)將待測樣品(5)的力學信號和位移信號傳遞給電液伺服疲勞試驗機(1)的力學傳感器和位移傳感器。

在上述技術(shù)方案中，在測試時所述真空杜瓦(7)密封力學支撐架(2)、溫控器(6)、液體蒸發(fā)器(8)并為它們提供絕熱保溫環(huán)境。

在上述技術(shù)方案中，所述輸液管(3)為真空絕熱的管道，一端與真空杜瓦(7)連通，另一端與液體容器(4)連通。

在上述技術(shù)方案中，所述液體蒸發(fā)器(8)為加熱元件，在所述測試裝置進行測試時，加熱元件浸泡在冷卻液體中。

在上述技術(shù)方案中，所述力學支撐架(2)具有用于夾持待測樣品(5)的夾具，該夾具能安裝拉壓疲勞、拉伸疲勞、壓縮疲勞、彎曲疲勞或斷裂力學的待測樣品。

在上述技術(shù)方案中，所述液體蒸發(fā)器(8)由外部計算機控制其蒸發(fā)速度。

在上述技術(shù)方案中，所述溫控器(6)為環(huán)形的，環(huán)繞在待測樣品(5)周圍。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明測試裝置的優(yōu)點在于：

不僅可以進行最低溫度達到4.2K/-269℃的疲勞性能數(shù)據(jù)測試，而且通過低溫液體(液氮)與低溫溫控系統(tǒng)配合使用能夠?qū)崿F(xiàn)4.2～300K/-269～27℃溫區(qū)內(nèi)任意溫度點的疲勞性能數(shù)據(jù)測試，且溫控準確，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、工作壽命長、效率高。

附圖說明

以下，結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例，其中：