[發(fā)明專利]用高能X射線進(jìn)行原位成像的電控壓縮試驗(yàn)機(jī)及試驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010320992.1
• 申請(qǐng)日: 2020-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111398320A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳圣川;謝成;吳正凱;胡雅楠;康國(guó)政;張海鷗;王桂蘭;趙晉津;張博;李瑋潔;葛敬冉;楊紹普;梁軍;黃海明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué);華中科技大學(xué);石家莊鐵道大學(xué);北京交通大學(xué);北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N23/046
• 分類號(hào): G01N23/046;G01N3/08;G01N3/06;G01N3/04;G01N15/08
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

1.一種用高能X射線進(jìn)行原位成像的電控壓縮試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，XY微位移平臺(tái)(1)上通過(guò)螺栓固定設(shè)置樣品旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(2)，樣品旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(2)上通過(guò)螺栓固定設(shè)置試驗(yàn)機(jī)底板(3)，試驗(yàn)機(jī)底板(3)上通過(guò)螺栓固定設(shè)置伺服電機(jī)(4)、絲桿升降平臺(tái)(5)和蝸輪蝸桿減速器(13)；

所述絲桿升降平臺(tái)(5)頂部通過(guò)螺栓固定試驗(yàn)機(jī)支撐(6)，試驗(yàn)機(jī)支撐(6)上設(shè)置圍罩下支撐(8)和圍罩上支撐(10)；圍罩(26)下端通過(guò)圍罩下卡塊(25)安裝在圍罩下支撐(8)上，同時(shí)圍罩(26)上端通過(guò)圍罩上卡塊(33)安裝在圍罩上支撐(10)上；

所述試驗(yàn)機(jī)支撐(6)上設(shè)置激光位移傳感器(7)，激光位移傳感器(7)的長(zhǎng)端插入圍罩下支撐(8)預(yù)留的空腔內(nèi)；

所述伺服電機(jī)(4)通過(guò)法蘭盤(12)固定連接蝸輪蝸桿減速器(13)，蝸輪蝸桿減速器(13)穿過(guò)絲桿升降機(jī)外殼(15)連接蝸桿(22)，蝸桿(22)與渦輪(17)相配合，渦輪(17)軸連絲桿(19)，絲桿(19)頂部設(shè)置微型動(dòng)態(tài)載荷傳感器(20)，微型動(dòng)態(tài)載荷傳感器(20)底部設(shè)置連接塊(27)；

所述蝸桿(22)兩端分別設(shè)置蝸桿密封圈(21)和蝸桿止推軸承(23)，渦輪(17)兩端分別設(shè)置渦輪密封圈(16)和渦輪止推軸承(18)；

所述圍罩上支撐(10)頂部設(shè)置夾具固定座(11)，夾具固定座(11)和連接塊(27)之間安裝壓縮夾具組件；

所述圍罩(26)兩側(cè)對(duì)應(yīng)的安裝光源X射線發(fā)射器(34)和光源X射線接受器(36)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用高能X射線進(jìn)行原位成像的電控壓縮試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述壓縮夾具組件為：壓縮下夾具(37)固定在連接塊(27)上，壓縮下夾具(37)頂部有放置壓縮試樣(38)的凹槽，與壓縮下夾具(37)相對(duì)應(yīng)的壓縮上夾具(39)的上端通過(guò)圍罩上支撐(10)中間預(yù)留的孔穿出，壓縮上夾具(39)的穿出部分與上夾具固定a(31)螺紋配合，上夾具固定a(31)通過(guò)上夾具固定b(32)固定在夾具固定座(11)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用高能X射線進(jìn)行原位成像的電控壓縮試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述圍罩(26)的材料為亞克力、石英或碳纖維。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用高能X射線進(jìn)行原位成像的電控壓縮試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述激光位移傳感器(7)和微型動(dòng)態(tài)載荷傳感器(20)通過(guò)數(shù)據(jù)線連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)控制伺服電機(jī)(4)動(dòng)作，形成載荷-位移閉環(huán)電控系統(tǒng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用高能X射線進(jìn)行原位成像的電控壓縮試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述樣品旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(2)可旋轉(zhuǎn)0～180°。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用高能X射線進(jìn)行原位成像的電控壓縮試驗(yàn)機(jī)，其特征在于，所述伺服電機(jī)(4)施加至試樣上的單調(diào)載荷范圍為-5kN～5kN。

7.一種用高能X射線進(jìn)行原位成像的電控壓縮試驗(yàn)方法，其特征在于，步驟為：

A1、搭建如權(quán)利要求1所述的原位成像的電控單調(diào)加載試驗(yàn)機(jī)，選擇壓縮夾具組件；搭建完畢之后，使用激光定位系統(tǒng)，根據(jù)光源X射線位置調(diào)整XY微位移平臺(tái)(1)，使得壓縮試樣(38)所需成像的位置位于X射線照射范圍之內(nèi)；

A2、通過(guò)計(jì)算機(jī)控制伺服電機(jī)(4)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)蝸輪蝸桿減速器(13)減緩轉(zhuǎn)速并將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞至絲桿升降平臺(tái)(5)的輸入軸，通過(guò)絲桿升降平臺(tái)(5)中的渦輪(17)和蝸桿(22)再次減緩轉(zhuǎn)速，將伺服電機(jī)(4)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為絲桿(19)的上下運(yùn)動(dòng)，絲桿(19)帶動(dòng)連接塊(27)產(chǎn)生上下位移；

A3、微型動(dòng)態(tài)傳感器(20)實(shí)時(shí)測(cè)量壓縮試樣(38)所受載荷并將載荷數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)；連接塊(27)內(nèi)設(shè)有空腔，壓縮下夾具(37)內(nèi)鉆有穿透孔，使用激光位移傳感器(7)實(shí)時(shí)測(cè)量壓縮試樣(38)的位移數(shù)據(jù)并將位移數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件處理后實(shí)時(shí)獲取壓縮試樣(38)的應(yīng)力應(yīng)變曲線，當(dāng)試樣應(yīng)力或應(yīng)變達(dá)到試驗(yàn)要求后，計(jì)算機(jī)將控制伺服電機(jī)(4)進(jìn)行下一步動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)的閉環(huán)控制；當(dāng)壓縮試樣(38)應(yīng)力或應(yīng)變達(dá)到試驗(yàn)?zāi)骋浑A段的停止要求后，停止試驗(yàn)機(jī)的加載；

A4、通過(guò)兩條塑料水管連接壓縮試樣(38)的上下端的兩個(gè)小孔與外帶的液壓泵，將液體注入壓縮試樣內(nèi)部，并且保持液壓不變，形成液壓泵-塑料水管-壓縮試樣-塑料水管-液壓泵的液體循環(huán)；

A5、完成試驗(yàn)準(zhǔn)備后，啟動(dòng)光源X射線發(fā)射器(34)，控制樣品旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(2)旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)試驗(yàn)機(jī)主體及主體內(nèi)的壓縮試樣(38)進(jìn)行180度旋轉(zhuǎn)；同時(shí)，光源的高能X射(35)線穿過(guò)圍罩26，再穿透180度旋轉(zhuǎn)的壓縮試樣(38)后由光源X射線探測(cè)器(36)接收，完成對(duì)壓縮試樣(38)及其內(nèi)部液體滲透情況的180度成像；成像結(jié)束后停止?jié)B透液體，繼續(xù)對(duì)壓縮試樣(38)進(jìn)行下一步試驗(yàn)所需加載的單調(diào)應(yīng)力，重復(fù)以上操作，直至達(dá)到設(shè)定的完成試驗(yàn)的循環(huán)次數(shù)。