[發(fā)明專利]一種可測量變形的陶瓷高溫彎曲試驗夾具系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710843820.0
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107389444A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙毅;孫超;陳洪生;王輝;彭倩;龍沖生;解懷英
• 申請（專利權(quán)）人: 中國核動力研究設(shè)計院
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04;G01N3/20
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙)51220
• 代理人: 郭受剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷力學(xué)試驗裝置領(lǐng)域，具體地，涉及一種可測量變形的陶瓷高溫彎曲試驗夾具系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在材料性能試驗手段中，彎曲試驗是表征脆性材料及某些低塑性材料力學(xué)性能的一種重要方法。陶瓷材料在彎曲過程中，變形量小，難以測量，通常的彎曲試驗僅測量陶瓷斷裂時的載荷，相應(yīng)的彎曲試驗夾具系統(tǒng)無法對陶瓷材料彎曲過程發(fā)生的變形量進(jìn)行測量。而在計算陶瓷材料的本構(gòu)方程，推導(dǎo)陶瓷材料的物理性質(zhì)時，變形量是必須的參數(shù)，因此，測量陶瓷材料彎曲過程中的變形量具有重要的工程意義。

一般的彎曲試驗夾具都包括壓頭和支座。壓頭為施力構(gòu)件，支座是由底座，支輥、連接板等組成的一體化構(gòu)件，支座上兩個對稱的支輥支撐著陶瓷試樣。在試驗過程中，需將陶瓷試樣水平放置在支輥上，試樣方向與支輥方向垂直，并在豎直方向與壓桿壓頭保持垂直。通常的陶瓷試驗夾具僅能提供支撐作用，現(xiàn)有的夾具能提供對中和夾持功能，但仍然無法對陶瓷高溫三點彎曲過程的變形量進(jìn)行測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種可測量變形的陶瓷高溫彎曲試驗夾具系統(tǒng)，為了測量陶瓷材料在高溫彎曲試驗過程中的變形，同時也可用于常溫彎曲試驗變形的測量。本發(fā)明設(shè)計的試驗夾具系統(tǒng)解決了陶瓷材料高溫彎曲試驗中環(huán)境溫度高、材料變形量難以測量的問題，同時其采用常溫引伸計測量高溫環(huán)境下的陶瓷變形，具有較高的經(jīng)濟(jì)價值。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本申請?zhí)峁┝艘环N可測量變形的陶瓷高溫彎曲試驗夾具系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

夾具和變形測量系統(tǒng)，夾具將陶瓷材料樣品進(jìn)行夾持固定，在施加變形壓力后將變形量傳遞給變形測量系統(tǒng)，通過變形測量系統(tǒng)計算出陶瓷材料樣品的變形量；其中，變形測量系統(tǒng)中的引伸計外設(shè)有隔熱屏，隔熱屏內(nèi)設(shè)有冷卻循環(huán)水。

其中，測量環(huán)境處于在高溫真空環(huán)境箱中，但引伸計位置遠(yuǎn)離高溫區(qū)域，上端有隔熱屏保護(hù)，周圍有循環(huán)水冷卻，引伸計周圍溫度并不高，因此使用常溫引伸計即可完成對高溫變形量的測量。

進(jìn)一步的，夾具包括：底座、第一墊塊、第一夾板、第二夾板、第二墊塊、上壓桿、下頂桿、引伸桿；其中，底座上表面從左到右依次固定有：第一墊塊、第一夾板、第二夾板、第二墊塊，第一夾板與第二夾板之間的測量間隙夾持有上壓桿、第一夾板與第二夾板上開設(shè)有用于陶瓷材料樣品穿過的水平固定孔，底座下端與下頂桿上端連接，底座與下頂桿均開設(shè)有變形測量通道，引伸桿位于變形測量通道內(nèi)，變形測量通道的中心線與測量間隙的中心線重合。

其中，在測量時，首先將陶瓷材料樣品穿過的水平固定孔，然后利用上壓桿施加壓力進(jìn)行測量，變形量通過引伸桿傳遞到變形測量系統(tǒng)計算出變形量。

其中，變形測量通道內(nèi)設(shè)有石墨環(huán)。起導(dǎo)向并減少變形傳導(dǎo)摩擦的作用。

其中，變形測量通道內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向套。利用導(dǎo)向套便于引伸桿的導(dǎo)向移動。

其中，下頂桿包括上下兩部分，上下兩部分通過接頭進(jìn)行連接。

其中，變形測量系統(tǒng)包括：頂板、引伸計、光柵定位套、托盤、導(dǎo)桿、支撐彈簧；其中，頂板左端與引伸桿右側(cè)連接，引伸桿下端與引伸計連接，引伸計與光柵定位套連接，光柵定位套與托盤連接，導(dǎo)桿上端與頂板右端連接，導(dǎo)桿下端與托盤連接，導(dǎo)桿外設(shè)有支撐彈簧。

其中，導(dǎo)桿和支撐彈簧對頂桿起支撐作用，主要用于抵消引伸桿的重力，減少對引伸計測量的干擾。引伸計可以采用側(cè)引線光柵,精度可達(dá)1μm,量程可達(dá)12mm，主要用于完成對變形量的測量。盡管引伸計仍處于在高溫真空環(huán)境箱中，但其位置遠(yuǎn)離高溫區(qū)域，上端有隔熱屏保護(hù)，周圍有循環(huán)水冷卻，引伸計周圍溫度并不高，因此使用常溫引伸計即可完成對高溫變形量的測量。光柵定位套主要用于引伸計的定位，托盤主要用于支撐和固定導(dǎo)桿。

其中，所述夾具包括2個上壓桿。進(jìn)行四點彎曲試驗時，僅需修改夾具頂部限位，將上壓桿由1根變?yōu)?根即可。

本申請?zhí)峁┑囊粋€或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

本發(fā)明可以有效地配合陶瓷材料高溫彎曲試驗，獲得陶瓷材料的實時變形量。依靠底座設(shè)計限制試樣位置，確保試樣處于彎曲試驗狀態(tài)，獲得準(zhǔn)確的彎曲試驗跨距，同時借助變形測量系統(tǒng)，在不影響試樣的彎曲試驗狀態(tài)和高溫真空環(huán)境的條件下，提供了對試樣變形的實時測量。利用該夾具配合變形引伸桿，能夠有效地避免高溫對引伸計的影響，獲得陶瓷材料在高溫彎曲試驗的實時變形量。該夾具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，對符合GB 14390-2008-T《精細(xì)陶瓷高溫彎曲強(qiáng)度試驗方法》的陶瓷彎曲標(biāo)準(zhǔn)試樣都能測量彎曲過程中的變形。夾具安裝便捷，具有較大的實用性。

附圖說明