用於500-4.2k材料靜態力學性能連續控溫測試系統的製作方法
2023-04-30 12:57:31
用於500-4.2k材料靜態力學性能連續控溫測試系統的製作方法
【專利摘要】一種用於500-4.2K材料靜態力學性能連續控溫測試系統，由靜態力學測試系統、控溫系統和液氮/液氦杜瓦容器組成；靜態力學測試系統由杜瓦容器和力學測試系統組成；力學測試系統的法蘭蓋通過垂向軸套分別與上、下法蘭盤相連，下法蘭盤分布連接測試下夾具的通孔；垂向軸套內裝承力軸，其下端與測試上夾具相連，其上端與載荷傳感器連接；控溫系統的電磁閥開關、熱電偶溫度計、電輻射加熱板通過導線與溫度控制器電連接；自增壓杜瓦容器內液氮/液氦通過輸液管下端霧化噴頭在杜瓦容器內霧化；電磁閥開關控制液氮/液氦流量；具寬溫區；測試區精確控溫，杜瓦瓶內無漏熱；適於標準或非標準試樣及多種類型靜態力學性能測試；安裝方便。
【專利說明】用於500-4.2K材料靜態力學性能連續控溫測試系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料的靜態力學性能測試系統，特別涉及一種用於500-4.2Κ材料靜態力學性能(精確控溫拉伸、壓縮、彎曲、剪切等靜態力學性能)連續控溫測試系統。
【背景技術】
[0002]目前，材料在不同溫度下的靜態力學性能測試，採用的是高溫和低溫分開的力學測試系統。高溫的測試系統可以進行連續穩定的控溫測試，而低溫或超低溫的測試有時難以實現室溫到4.2Κ的連續穩定精確的控溫。特別是一些特殊材料(衛星的太陽能帆板及其它航天材料)需要反覆經過高、低溫的循環冷熱衝擊後，然後在原位進行多種類型、不同溫度的力學性能測試。國內目前還沒有實現500-4.2Κ連續控溫的多種測試類型的靜態力學測試裝置。鑑於此，研究具有連續、穩定、精確控溫的拉伸、壓縮、彎曲、剪切等多種靜態力學測試類型的測試裝置顯得尤為重要。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種用於500-4.2Κ材料靜態力學性能連續控溫測試系統，其具有寬的溫度範圍；控溫精確、等溫區範圍大、溫度梯度小；適用多種材料的拉伸、壓縮、彎曲、剪切等靜態力學性能測試；材料標準試樣或非標準試樣均可進行測試；杜瓦瓶內控溫無漏熱；安裝方便的特點。
[0004]本發明的技術方案如下:
[0005]本發明提供的用於500-4.2Κ材料靜態力學性能連續控溫測試系統，其由靜態力學測試系統、控溫系統和液氮/液氦杜瓦容器組成；
[0006]所述靜態力學測試系統由一個不鏽鋼杜瓦容器和一套力學測試系統組成；所述不鏽鋼杜瓦容器具有多層絕熱層；所述力學測試系統包括:水平上法蘭盤、水平下法蘭盤和水平法蘭蓋和垂向軸套；所述垂向軸套由上至下依次連接所述水平上法蘭盤中心孔、水平法蘭蓋中心孔及水平下法蘭盤中心孔；所述水平上法蘭盤與試驗機橫梁相連接；所述水平法蘭蓋上設有以圓心為對稱點分布在其邊緣的8-12個通孔；該8-12個通孔通過螺釘將所述水平法蘭蓋固定在不鏽鋼杜瓦容器上端；所述水平下法蘭盤密封在不鏽鋼杜瓦容器內；處於不鏽鋼杜瓦容器內的水平下法蘭盤與水平法蘭蓋之間的垂向軸套裝有多層水平熱輻射屏；所述垂向軸套內裝於承力軸，所述承力軸上端穿出水平上法蘭盤中心孔與載荷傳感器相連接；所述承力軸下端穿出水平下法蘭盤中心孔與力學測試上夾具相連；所述水平下法蘭盤上設有以圓心為對稱點的2-4個連接通孔，該2-4個連接通孔用以連接力學測試下夾具；所述水平下法蘭盤靠近其邊緣以圓心為對稱點設有兩個排氣通孔；所述水平法蘭蓋上還設有裝有排氣管的排氣孔、電信號導線傳輸通孔、熱電偶溫度計連接通孔和輸液通孔；
[0007]所述控溫系統由溫度控制器、功率可調的矩形電加熱輻射板、熱電偶溫度計和電磁閥開關；[0008]所述控溫系統的一條控制導線連接所述電磁閥開關以控制電磁閥開關的開關；所述電磁閥開關裝在所述水平法蘭蓋上的排氣管上；所述電磁閥開關用以調節不鏽鋼杜瓦容器內氣體的壓力；
[0009]所述控溫系統的另一條控制導線穿過所述電信號導線傳輸通孔連接所述矩形電加熱輻射板，以控制矩形電加熱輻射板的加熱；所述矩形電加熱輻射板裝於所述水平下法蘭盤下端面上，並位於承力軸下端兩側壁外；
[0010]所述溫度控制器的控溫導線穿過熱電偶溫度計連接通孔與所述熱電偶溫度計相連並對杜瓦容器內進行溫度控制；所述熱電偶溫度計裝在杜瓦容器之內的水平下法蘭盤下端面上；
[0011]所述液氮/液氦杜瓦容器內裝液氮/液氦；其上端輸液管穿過所述輸液通孔與霧化噴頭相連通；所述霧化噴頭位於所述杜瓦容器內的所述水平下法蘭盤下方。
[0012]所述霧化噴頭上端帶有螺紋與所述輸液管螺紋連接，下端面是帶有多個小通孔的不鏽鋼圓管。所述液氮/液氦杜瓦容器為自增壓杜瓦容器。
[0013]本發明優點具有如下:
[0014]本發明的用於500-4.2K材料靜態力學性能連續控溫測試系統適用於寬的溫度範圍(500 - 4.2K);可以實現精確控溫，整個測試區域溫度梯度小，等溫區範圍大；適用於多種材料的拉伸、壓縮、彎曲、剪切等靜態力學性能測試；標準試樣或非標準試樣均可進行測試；杜瓦瓶內控溫無漏熱；且安裝方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1:本發明的用於500-4.2K材料靜態力學性能連續控溫測試系統的結構示意圖。
[0016]圖2:液氮/液氦杜瓦容器3內結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面通過附圖及實施例進一步描述本發明:
[0018]圖1為本發明的用於500-4.2K材料靜態力學性能連續控溫測試系統的結構示意圖，圖2為力學測試系統10結構示意圖，由圖可知，本發明提供的用於500-4.2K材料靜態力學性能連續控溫測試系統，其由靜態力學測試系統1、控溫系統2和液氮/液氦杜瓦容器3組成；
[0019]所述靜態力學測試系統I由一個不鏽鋼杜瓦容器11和一套力學測試系統10組成；
[0020]所述不鏽鋼杜瓦容器11具有多層絕熱層；
[0021]所述力學測試系統10包括:水平上法蘭盤14、水平下法蘭盤15和水平法蘭蓋12和垂向軸套13 ;所述垂向軸套13由上至下依次連接所述水平上法蘭盤14中心孔、水平法蘭蓋12中心孔及水平下法蘭盤15中心孔；所述水平上法蘭盤14與試驗機橫梁相連接；
[0022]所述水平法蘭蓋12上設有以圓心為對稱點分布在其邊緣的8-12個通孔126 ;該8-12個通孔126通過螺釘將所述水平法蘭蓋12固定在不鏽鋼杜瓦容器11上端；
[0023]所述水平下法蘭盤15密封在不鏽鋼杜瓦容器11內；處於不鏽鋼杜瓦容器11內的水平下法蘭盤15與水平法蘭蓋12之間的垂向軸套13裝有多層水平熱輻射屏16 ;所述垂向軸套13內裝於承力軸19，所述承力軸19上端穿出水平上法蘭盤14中心孔與載荷傳感器相連接；所述承力軸19下端穿出水平下法蘭盤15中心孔與力學測試上夾具155相連；
[0024]所述水平下法蘭盤15上設有以圓心為對稱點的2-4個連接通孔151，該2_4個連接通孔151用以連接力學測試下夾具154 ;所述水平下法蘭盤15靠近其邊緣以圓心為對稱點設有兩個排氣通孔152 ;所述水平法蘭蓋12上還設有裝有排氣管121的排氣孔、電信號導線傳輸通孔123、熱電偶溫度計連接通孔124和輸液通孔125 ；
[0025]所述控溫系統2由溫度控制器21、功率可調的矩形電加熱輻射板18、熱電偶溫度計22和電磁閥開關122 ；
[0026]所述控溫系統2的一條控制導線連接所述電磁閥開關122以控制電磁閥開關122的開關；所述電磁閥開關122裝在所述水平法蘭蓋12上的排氣管121上；所述電磁閥開關122用以調節不鏽鋼杜瓦容器11內氣體的壓力；
[0027]所述控溫系統2的另一條控制導線穿過所述電信號導線傳輸通孔123連接所述矩形電加熱輻射板18，以控制矩形電加熱輻射板18的加熱；所述矩形電加熱輻射板18裝於所述水平下法蘭盤15下端面上，並位於承力軸19下端兩側壁外；
[0028]所述溫度控制器21的控溫導線穿過熱電偶溫度計連接通孔124與所述熱電偶溫度計22相連並對杜瓦容器內進行溫度控制；所述熱電偶溫度計22裝在杜瓦容器之內的水平下法蘭盤15下端面上；
[0029]所述液氮/液氦杜瓦容器3內裝液氮(液氦);其上端輸液管17穿過所述輸液通孔125與霧化噴頭171相連通；所述霧化噴頭171位於所述杜瓦容器內的所述水平下法蘭盤15下方。
[0030]所述霧化噴頭上端帶有螺紋與所述輸液管螺紋連接，下端面是帶有多個小通孔的不鏽鋼圓管。所述液氮/液氦杜瓦容器為自增壓杜瓦容器。
[0031]本發明的用於500-4.2K材料靜態力學性能連續控溫測試系統的所有零部件均為不鏽鋼或低溫鋼材料製作。
[0032]試驗時，將本發明的用於500-4.2K材料靜態力學性能連續控溫測試系統通過力學測試系統10的上法蘭盤14與萬能材料試驗機的橫梁固定，承力軸19與WD — IOA或Instron5882的載荷傳感器連接；承力軸19下端與拉伸、壓縮、彎曲、剪切等不同力學測試上夾具155連接；力學測試下夾具154通過下法蘭盤15上的2-4個通孔151連接；試樣4的兩端與測試上夾具155、測試下夾具154連接；液氮/液氦輸液管17與霧化噴頭171相連，霧化噴頭171穿進不鏽鋼杜瓦容器11內部的下法蘭盤15 ;輸液管17的另一端頭與液氮/液氦杜瓦容器3連接；電磁閥開關122、熱電偶溫度計22、電加熱輻射板18分別與溫度控制器21電連接；控溫過程中電磁閥開關122根據溫度控制器21反饋的熱電偶溫度計22控溫點的信息自動開閉，調節不鏽鋼杜瓦容器11內的壓力來決定霧化噴頭171的液氮/液氦霧化噴入量；液氮/液氦杜瓦容器3通過自增壓的功能調節自身內部的壓力，促使液氮/液氦的噴入；電加熱輻射板18會根據溫度控制器22反饋的信息進行加熱控溫；整個試樣4所處的控溫區域溫度的梯度較小，控溫精確，控溫範圍大；通過計算機控制測試下夾具154向上或向下運行完成試樣4所進行的測試；整個力學測試均在密閉的不鏽鋼杜瓦容器11內完成。
【權利要求】
1.一種用於500-4.2K材料靜態力學性能連續控溫測試系統，其由靜態力學測試系統、控溫系統和液氮/液氦杜瓦容器組成； 所述靜態力學測試系統由一個不鏽鋼杜瓦容器和一套力學測試系統組成；所述不鏽鋼杜瓦容器具有多層絕熱層；所述力學測試系統包括:水平上法蘭盤、水平下法蘭盤和水平法蘭蓋和垂向軸套；所述垂向軸套由上至下依次連接所述水平上法蘭盤中心孔、水平法蘭蓋中心孔及水平下法蘭盤中心孔；所述水平上法蘭盤與試驗機橫梁相連接；所述水平法蘭蓋上設有以圓心為對稱點分布在其邊緣的8-12個通孔；該8-12個通孔通過螺釘將所述水平法蘭蓋固定在不鏽鋼杜瓦容器上端；所述水平下法蘭盤密封在不鏽鋼杜瓦容器內；處於不鏽鋼杜瓦容器內的水平下法蘭盤與水平法蘭蓋之間的垂向軸套裝有多層水平熱輻射屏；所述垂向軸套內裝於承力軸，所述承力軸上端穿出水平上法蘭盤中心孔與載荷傳感器相連接；所述承力軸下端穿出水平下法蘭盤中心孔與力學測試上夾具相連；所述水平下法蘭盤上設有以圓心為對稱點的2-4個連接通孔，該2-4個連接通孔用以連接力學測試下夾具；所述水平下法蘭盤靠近其邊緣以圓心為對稱點設有兩個排氣通孔；所述水平法蘭蓋上還設有裝有排氣管的排氣孔、電信號導線傳輸通孔、熱電偶溫度計連接通孔和輸液通孔； 所述控溫系統由溫度控制器、功率可調的矩形電加熱輻射板、熱電偶溫度計和電磁閥開關; 所述控溫系統的一條控制導線連接所述電磁閥開關以控制電磁閥開關的開關；所述電磁閥開關裝在所述水平法蘭蓋上的排氣管上；所述電磁閥開關用以調節不鏽鋼杜瓦容器內氣體的壓力； 所述控溫系統的另一條控制導線穿過所述電信號導線傳輸通孔連接所述矩形電加熱輻射板，以控制矩形電加熱輻射板的加熱；所述矩形電加熱輻射板裝於所述水平下法蘭盤下端面上，並位於承力軸下端兩側壁外； 所述溫度控制器的控溫導線穿過熱電偶溫度計連接通孔與所述熱電偶溫度計相連並對杜瓦容器內進行溫度控制；所述熱電偶溫度計裝在杜瓦容器之內的水平下法蘭盤下端面上； 所述液氮/液氦杜瓦容器內裝液氮/液氦；其上端輸液管穿過所述輸液通孔與霧化噴頭相連通；所述霧化噴頭位於所述杜瓦容器內的所述水平下法蘭盤下方。
2.按權利要求1所述的用於500-4.2K材料靜態力學性能連續控溫測試系統，其特徵在於，所述霧化噴頭上端帶有螺紋與所述輸液管螺紋連接，下端面是帶有多個小通孔的不鏽鋼圓管。
3.按權利要求1所述的用於500-4.2K材料靜態力學性能連續控溫測試系統，其特徵在於，所述液氮/液氦杜瓦容器為自增壓杜瓦容器。
【文檔編號】G01N3/00GK103808560SQ201210452610
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月12日 優先權日:2012年11月12日
【發明者】付紹雲, 渠成兵, 肖紅梅, 趙立中 申請人:中國科學院理化技術研究所