[發明專利]一種基于全應變的膨脹應力測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201710538031.6
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107192489B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 王金貴;張蘇;夏雨;楊坤;卜軍
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;吳志龍

本發明提供一種基于全應變的膨脹應力測試裝置及方法，包括利用一種基于全應變的膨脹應力測試裝置，裝置包括一溶液箱、設置于溶液箱內用于裝入裝入待測材料的膨脹應力測試管、LED光照測試系統及溫度監測系統，所述溶液箱上表面設置有細玻璃管，LED光照測試系統包括對應設置于細玻璃管兩側連續對應設置的LED發射機和LED光照接收機，溫度監測系統包括置于溶液箱內液體溫度傳感器及與溫度傳感器連接的數據記錄儀，本發明提出一種利用LED光照監測液面變化來反演材料總體膨脹應力的測試方法，通過液面變化來推算鋼管的總體形變情況，利用細玻璃管放大液面變化，提升測試靈敏度，同時應用連續LED光源監測細玻璃管中的液面變化，實現對形變數據的動態監測，克服了當前外管法測試僅能點測的不足，為材料膨脹應力的全應變測試提供有力幫助。

技術領域

本發明涉及一種基于全應變的膨脹應力測試裝置及方法。

背景技術

外管法是測試材料膨脹應力常用方法，其應用過程中主要通過應變片和光照法等方法監測測試管在材料膨脹力作用下的形變，進而結合鋼管彈性模量推算膨脹應力值。但在應用中發現，通過在鋼管上黏貼數個應變片來監測鋼管應變的方法，測試結果僅能代表應變片黏貼處的鋼管形變，無法說明鋼管在膨脹應力作用下的總體形變情況，即無法準確說明待測材料在測試管中的總體膨脹應力。光照法通過一束連續的光源照射待鋼管，在鋼管全高度內監測某一面的直徑變化，進而推算鋼管的形變，雖然該方法在鋼管高度方向做到了連續監測，但在側面維度僅能代表與光照方向垂直的截面寬度變化，仍無法根本克服類似應變片法的不足。

發明內容

本發明對上述問題進行了改進，即本發明要解決的技術問題是現有的外管法及光照法測試材料膨脹應力存在測試結果僅能代表應變片黏貼處的鋼管形變，無法說明鋼管在膨脹應力作用下的總體形變情況，即無法準確說明待測材料在測試管中的總體膨脹應力。

本發明的具體實施方案是：一種基于全應變的膨脹應力測試裝置，其特征在于，包括一溶液箱、設置于溶液箱內用于裝入待測材料的膨脹應力測試管、LED光照測試系統及溫度監測系統，所述溶液箱上表面設置有細玻璃管，所述細玻璃管的下端與溶液箱內空間聯通，所述LED光照測試系統包括對應設置于細玻璃管兩側連續對應設置的LED發射機和LED光照接收機，所述溫度監測系統包括置于溶液箱內液體溫度傳感器及與溫度傳感器連接的數據記錄儀。

進一步的，所述溶液箱上端面設有用于插入細玻璃管的玻璃管孔，用于插入膨脹應力測試管的測試管孔以及用于向溶液箱內注液的注液孔。

進一步的，所述溶液箱尺寸為10cm*10cm*25cm，所述玻璃管孔直徑為4mm、測試管孔的直徑為60mm、注液孔的直徑為10mm。

進一步的，所述細玻璃管具有刻度標識，所述玻璃管長度20cm、外徑4mm、內徑2mm，所述膨脹應力測試管長25cm、膨脹應力測試管長下端封閉、上端開口，膨脹應力測試管長外周通過密封膠圈將其固定于溶液箱測試管孔內，膨脹應力測試管上端口與溶液箱測試管孔平齊。

進一步的，所述LED發射機產生寬度1mm覆蓋細玻璃管全高度的LED光線，LED光照接收機在玻璃管另一側接收穿越玻璃管后的LED光線，所述溫度監測系統在溶液箱中部布置有一靈敏度為0.1℃的溫度傳感器。

本發明還包括一種基于全應變的膨脹應力方法，利用如上所述的一種基于全應變的膨脹應力測試裝置，包括以下步驟：

（1）將膨脹應力測試管放入溶液箱測試管孔，并用密封膠圈封閉兩者空隙；從注液孔處注入溶液至細玻璃管內出現液體為止，并用止水塞封堵注液孔，膨脹應力測試管裝入待測材料；

（2）在該材料膨脹力作用下測試管將產生形變而擠占外部液體空間，進而引起細玻璃管中液面上升，細玻璃管中上升的液體將阻擋LED光線傳播而引起接收光照的差異，實現液面變化的實時監測。通過玻璃管內截面積s和其內部液面上升高度Δh可反演計算應力測試管的總體形變量，進而計算材料的膨脹應力；