CN101620043B - 腐蚀环境下的拉-扭疲劳试验应变测试装置 - Google Patents
腐蚀环境下的拉-扭疲劳试验应变测试装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101620043B CN101620043B CN2009100545445A CN200910054544A CN101620043B CN 101620043 B CN101620043 B CN 101620043B CN 2009100545445 A CN2009100545445 A CN 2009100545445A CN 200910054544 A CN200910054544 A CN 200910054544A CN 101620043 B CN101620043 B CN 101620043B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrolytic tank
- sealing system
- ceramic
- strain
- poly
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明为一种腐蚀环境下的拉-扭多轴疲劳试验的应变测试装置，其特征是，带有底盘密封系统和侧壁密封系统的电解槽固定在试验机上构成支撑结构，底盘密封系统位于支撑板与电解槽之间，由上、下密封圈、有机玻璃板、外密封圈及导液口组成，侧壁密封系统位于陶瓷顶针与电解槽的交接处，由侧密封圈和密封挡板组成；试样通入电解槽并穿过底盘密封系统，两根陶瓷顶针的一端穿过侧壁密封系统伸入电解槽，陶瓷顶针的另一端与两个平行的、设有拉伸变形测试器和扭转变形测试器的上、下感应支架相连。本发明设计了较为完善的密封系统，实现了在腐蚀环境下材料拉伸和扭转应变的测量，结构简单、不易泄露，测量范围广，精度较高。
Description
技术领域：
本发明涉及一种腐蚀环境下拉-扭疲劳试验应变测试装置，属于结构与材料变形测量技术领域。该应变测试装置可用于测量材料在腐蚀环境下的单轴或多轴应变。
背景技术：
应变测试装置是材料试验机的重要部件，测量试样在拉伸、压缩等各种载荷作用下的微小变形量，具有高精度、高可靠性、高灵敏度的特点。目前，单轴应变测试装置较多而使用于多轴载荷下的应变测试装置较少，中国专利200410072189.1发明了高频响应高温拉-扭疲劳引伸计，但是该装置仅适合在空气环境下使用。由于应变测试装置属精密部件，在环境恶劣的腐蚀条件下各金属组件易发生腐蚀，从而影响各类信号的传递和输出，严重时会损坏常规引伸计的正常使用。此外，多轴加载试验机特殊的加载系统使腐蚀疲劳试验的密封成为难题，腐蚀溶液的泄露将严重影响试验机的使用寿命。
发明内容
为了克服应变测试装置无法在腐蚀环境下使用的难题，本发明针对拉-扭试验机特殊的加载系统设计了一种用于腐蚀环境的拉-扭疲劳试验的应变测试装置，该装置操作简便，安全可靠，测量动态响应快，精度高，成本低，具有较高的应用价值。
本发明通过以下技术方案实现：
一种腐蚀环境下的拉-扭疲劳实验的应变测试装置，其特征在于，主要由支撑结构、电解槽、陶瓷顶针、拉伸变形测试器、扭转变形测试器以及密封系统组成；所述的支撑结构由两根立柱15、及两根立柱15之间的上支撑板4和两个下支撑板2组成，两个下支撑板2由螺栓1分别固定在立柱15上，上支撑板4的两端由螺栓3连接在两个下支撑板2上；四个紧固螺栓5将有机玻璃板7固定在上支撑板4上，四个螺钉6将有机玻璃板7与有机玻璃板7上的电解槽16连接；所述的密封系统包括底盘密封系统和侧壁密封系统两部分，底盘密封系统位于上支撑板4与电解槽16之间，试样19通入电解槽内并穿过位于电解槽16和有机玻璃板7之间的上密封圈18和有机玻璃板7与上支撑板4之间的下密封圈8，上密封圈18外部设有一个外密封圈17，在有机玻璃板7上位于上密封圈18和下密封圈8之间设置一个导液口9；所述侧壁密封系统固定在电解槽16侧壁，两根陶瓷顶针20的一端依次穿过密封挡板10、上下两个侧密封圈21和电解槽16的侧壁伸入电解槽16，伸入电解槽16的部分浸泡在腐蚀溶液中，两根陶瓷顶针20另一端通过螺栓22分别与两个相互平行的上下感应支架12、23相连； 所述的拉伸变形测试器包括位于上感应支架23右端的拉伸变形感应板26，以及位于下感应支架12上、与拉伸变形感应板26对应安装的拉伸变形传感器27；所述的扭转变形测试器位于上下感应支架12、23中部，由上感应支架23上的扭转变形感应板25和下感应支架12上的扭转变形传感器14组成。
上述陶瓷顶针20为圆柱形，端部为锥形。
上述陶瓷顶针20与电解槽16侧壁及密封挡板10的连接处为锥形圆孔。
底盘密封系统的特征在于上下以及外侧密封圈18、8、17的多重保护。采用上密封圈18进行密封以防止液体从电解槽16底部泄露，由于实验过程中试样19下部始终进行拉伸和扭转，可能有少量液体从上密封圈18沿有机玻璃板向外侧泄露，因此用外密封圈17防止液体侧向泄露，也可能有少量液体沿试样向下侧泄露，用下密封圈8防止液体的进一步泄露，泄露出的少量液体在上密封圈18和下密封圈8间累积，当累积到一定程度后，将从侧边的导液口9导出，达到多重密封的效果。正方形有机玻璃板7主要用于固定上密封圈18、外密封圈17、下密封圈8，用螺栓5将电解槽16、有机玻璃板7和上支撑板4连接起来，螺钉6固定电解槽16和有机玻璃板7。
圆柱形陶瓷顶针穿过电解槽16侧壁，与密封圈21、密封挡板10一起构成侧壁密封系统。电解槽16侧壁上的圆孔为应变测试装置的拉扭受力环，利用杠杆原理将试样的变形传递到传感器，从而测量试件的拉伸和扭转变形。由于电解槽16及密封挡板10具有较厚的侧壁，无法形成杠杆的支点，将电解槽16侧壁及密封挡板10与陶瓷顶针20连接处设计为锥形圆孔，使陶瓷顶针在电解槽16侧壁和密封挡板10处有足够的空间灵活移动，保证了测量精度。
拆去拉伸变形传感器27或扭转变形传感器14，可用于测量材料在腐蚀环境下的单轴疲劳应变。
本发明的优点在于：
(1)基于特殊的加载系统，本发明作了较为完备的密封措施，既能保证拉伸-扭转作用的加载，也能防止溶液的泄露，具有较高的可靠性。
(2)本发明结构简单轻巧，安装方便，避免了由两个感应支架的重力引起的测量误差。
(3)由于陶瓷顶针在测试过程中始终浸泡在腐蚀溶液中，采用硬度较高的圆柱形陶瓷顶针，避免顶针的腐蚀以及试样与顶针间的局部原电池效应，延长了应变测试装置的使用寿命。
(4)拉伸变形测试器和扭转变形测试器位于电解槽外侧，具有较好的安全性，通过调整圆柱形陶瓷顶针上的拉扭受力环位置和电解槽直径可灵活调整测试范围。
(5)本发明能在腐蚀环境下对各种金属材料的单轴或多轴变形进行测量，测量范围广，使用寿命长，精度高，动态响应特性较好。
附图说明
图1是拉-扭腐蚀疲劳试验应变测试系统示意图。
其中，1螺栓，2下支撑板，3螺栓，4上支撑板，5螺栓，6螺钉，7有机玻璃板，8下密封圈，9导液口，10密封挡板，11螺栓，12下感应支架，13紧固螺栓，14扭转变形传感器，15立柱，16电解槽，17外密封圈，18上密封圈，19试样，20陶瓷顶针，21侧密封圈，22螺栓，23上感应支架，24螺栓，25扭转变形感应板，26拉伸变形感应板，27拉伸变形传感器，28紧固螺栓。
图2是支撑板和电解槽间密封系统示意图。
其中，4上支撑板，5螺栓，6螺钉，7有机玻璃板，17外密封圈，8下密封圈，19试样，18上密封圈，9导液口，16电解槽。
图3是有机玻璃板示意图。
其中，29试样插孔，30上密封圈凹槽，31外密封圈凹槽，32螺栓孔，9导液口，7有机玻璃板，33下密封圈凹槽，34螺钉孔。
图4是电解槽示意图。
其中，16电解槽，32螺栓孔，35陶瓷顶针插孔，34螺钉孔，29试样插孔。
图5是电解槽侧壁与陶瓷顶针间密封系统示意图。
其中，20陶瓷顶针，16电解槽，21密封圈，10密封挡板，11螺栓，22螺栓，12下感应支架，23上感应支架。
图6是上下感应支架示意图。
其中，32螺栓孔，35陶瓷顶针插孔，23上感应支架，12下感应支架，36拉伸感应板凹槽，27拉伸变形传感器，14扭转变形传感器。
图7是实施例1中拉伸、扭转应变测得值与计算值间的对比。
图8是实施例2中拉伸、扭转应变测得值与计算值间的对比。
具体实施方式：
本发明的制备：下支撑板2、上支撑板4、密封挡板10为304奥氏体不锈钢。系统中采用的密封圈8、17、18、21均为“O”型密封圈。腐蚀试验用电解槽16、有机玻璃板7、上下感应支架12、23材料为有机玻璃。扭转变形感应板25、拉伸变形感应板26为45号钢。系统中所用螺栓、螺钉均为不锈钢材质。为了防止浸没在腐蚀溶液中的陶瓷顶针发生腐蚀，提高应变测试装置的使用寿命，采用非金属陶瓷材料制作顶针，该种氧化铝陶瓷材料具有化学 性质稳定和机械强度高的特点。
本发明的安装：将试样19穿进电解槽16中，将上密封圈18和外密封圈17装到有机玻璃板7上，并使试样从密封圈内穿过，用螺钉6将电解槽16和有机玻璃板7固定。陶瓷顶针20与感应支架12、23用螺栓22固定，扭转变形感应板25与上感应支架23间用螺栓24连接，两根陶瓷顶针20套上侧密封圈21和密封挡板10后装入电解槽16侧壁并用螺栓11固定。将两个下支撑板2固定到两根立柱15上，并将上支撑板4用螺栓3固定在下支撑板2上。将安装好的带有试样的电解槽装好下密封圈8并固定到试验机下夹头上，用螺栓5将安装好的有机玻璃板7和电解槽16固定。从拉伸、扭转变形传感器接口接入传感器27、14。
本发明的使用：为了保证拉伸、扭转变形测试器的测量精度，在第一次使用时应进行应变标定，标定工作在大气环境下进行，由于该应变测试装置的结构特殊，无法将标定仪置于电解槽内，因此将陶瓷顶针指向电解槽外侧而上下感应支架位于电解槽内。标定时，将陶瓷顶针接触在标定仪上，调节标定仪的轴向变形和扭转变形，利用杠杆原理将这些轴向变形和扭转变形传递到变形感应板并转化为相对位移输出，测得的位移值与传感器的电压信号成线性关系。得到的电压信号经直流放大器输出电压信号，通过AD转换器将电压信号转换成数字信号，并根据程序计算得出试件的拉伸和剪切应变，由计算机输出。
实施例1：
本实施例中，拉扭疲劳试验试样直径为10mm，电解槽内径为130mm。取陶瓷顶针上的拉扭受力环为距陶瓷顶针尖端60mm处，此时，拉伸变形传感器接口与拉扭受力环间的距离为80mm，扭转变形传感器接口与拉扭受力环间的距离为50mm。
将陶瓷顶针由内而外穿过电解槽侧壁，依次装上侧密封圈和密封挡板，调节陶瓷顶针的位置，使顶针顶端与电解槽侧壁之间的距离为60mm，将上下感应支架固定到陶瓷顶针的另一侧，将厚度为5mm的长方体金属块置于上下感应支架之间以保证上下感应支架间保持平行并且两根陶瓷顶针间的距离为15mm，此时，上下感应支架位于电解槽内侧。拧紧侧密封圈上的螺栓并用AB胶将标定仪与陶瓷顶针固定，待胶水干后拆去长方体金属块进行标定，本实施例中，直流放大器输出的电压信号为5V。
对拉伸、扭转应变分别进行标定，接入拉伸变形传感器27，调节传感器感应端与拉伸变形感应板26之间的距离为零，按动变形传感器上的归零按钮，使传感器输出的电压信号为0V，改变感应端与拉伸变形感应板之间的距离，直到变形传感器上的读数为2.5V，用紧固螺栓24固定拉伸变形传感器感应端。接入扭转变形传感器14，扭转应变的标定同拉伸应变，所得的拉伸、扭转应变与输出电压值之间的关系如图7所示。由附图7可以看出，拉应变的 测量范围可达±2.5％，剪应变的测量范围为±4％，精确度较高，实验过程中动态响应特性较好。
实施例2：
本实施例中，拉扭疲劳试验试样直径为10mm，电解槽内径为154mm。取陶瓷顶针上的拉扭受力环为距陶瓷顶针尖端72mm处，此时，拉伸变形传感器接口与拉扭受力环间的距离为68mm，扭转变形传感器接口与拉扭受力环间的距离为38mm。
将陶瓷顶针由内而外穿过电解槽侧壁，依次装上侧密封圈和密封挡板，调节陶瓷顶针的位置，使顶针顶端与电解槽侧壁之间的距离为60mm，将上下感应支架固定到陶瓷顶针的另一侧，将厚度为5mm的长方体金属块置于上下感应支架之间以保证上下感应支架间保持平行并且两根陶瓷顶针间的距离为15mm，此时，上下感应支架位于电解槽内侧。拧紧侧密封圈上的螺栓11并用AB胶将标定仪与陶瓷顶针固定，待胶水干后拆去长方体金属块进行标定，本实施例中，直流放大器输出的电压信号为5V。标定步骤同实施例1，所得的拉伸、扭转应变与输出电压值之间的关系如附图8所示。由附图8可以看出，拉应变的测量范围为±3.5％，剪应变的测量范围为±6.3％，调整受力环位置后精确度仍较高。
完成标定后，将应变测试系统按上述安装步骤安装，将厚度为5mm的长方体金属块置于上下感应支架之间以保证上下感应支架间保持平行并且两根陶瓷顶针间的距离为15mm，用AB胶将陶瓷顶针尖端固定在试样上，所用试样的材质为304奥氏体不锈钢，待胶水干后拆去长方体金属块，倒入浓度为0.63mol/L的NaCl溶液，对试样进行拉-扭疲劳试验，试验过程中无泄漏发生，仅有少量液体积于上下密封圈之间，因此该应变测试装置的密封性较好，可靠性较高。由于拉伸变形测试器和扭转变形测试器始终位于电解槽外侧，因此，腐蚀溶液的加入不会影响测试器的测量精度，具有较好的安全性。
Claims (3)
1.一种腐蚀环境下的拉-扭疲劳实验的应变测试装置，其特征在于，主要由支撑结构、电解槽、陶瓷顶针、拉伸变形测试器、扭转变形测试器以及密封系统组成；所述的支撑结构由两根立柱(15)、及两根立柱(15)之间的上支撑板(4)和两个下支撑板(2)组成，两个下支撑板(2)由第一螺栓(1)分别固定在立柱(15)上，上支撑板(4)的两端由第二螺栓(3)连接在两个下支撑板(2)上；四个紧固螺栓(5)将有机玻璃板(7)固定在上支撑板(4)上，四个螺钉(6)将有机玻璃板(7)与有机玻璃板(7)上的电解槽(16)连接；所述的密封系统包括底盘密封系统和侧壁密封系统两部分，底盘密封系统位于上支撑板(4)与电解槽(16)之间，试样(19)通入电解槽内并穿过位于电解槽(16)和有机玻璃板(7)之间的上密封圈(18)和有机玻璃板(7)与上支撑板(4)之间的下密封圈(8)，上密封圈(18)外部设有一个外密封圈(17)，在有机玻璃板(7)上位于上密封圈(18)和下密封圈(8)之间设置一个导液口(9)；所述侧壁密封系统固定在电解槽(16)侧壁，两根陶瓷顶针(20)的一端依次穿过密封挡板(10)、上下两个侧密封圈(21)和电解槽(16)的侧壁伸入电解槽(16)，伸入电解槽(16)的部分浸泡在腐蚀溶液中，两根陶瓷顶针(20)另一端通过第三螺栓(22)分别与两个相互平行的上感应支架(23)、下感应支架(12)相连；所述的拉伸变形测试器包括位于上感应支架(23)右端的拉伸变形感应板(26)，以及位于下感应支架(12)上、与拉伸变形感应板(26)对应安装的拉伸变形传感器(27)；所述的扭转变形测试器位于上感应支架(23)与下感应支架(12)中部，由上感应支架(23)上的扭转变形感应板(25)和下感应支架(12)上的扭转变形传感器(14)组成。
2.如权利要求1所述的腐蚀环境下的拉-扭疲劳实验的应变测试装置，其特征在于，所述的陶瓷顶针(20)为圆柱形，端部为锥形。
3.如权利要求1所述的腐蚀环境下的拉-扭疲劳实验的应变测试装置，其特征在于，所述的陶瓷顶针(20)与电解槽(16)侧壁及密封挡板(10)的连接处为锥形圆孔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100545445A CN101620043B (zh) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | 腐蚀环境下的拉-扭疲劳试验应变测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100545445A CN101620043B (zh) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | 腐蚀环境下的拉-扭疲劳试验应变测试装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101620043A CN101620043A (zh) | 2010-01-06 |
| CN101620043B true CN101620043B (zh) | 2011-11-30 |
Family
ID=41513389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009100545445A Expired - Fee Related CN101620043B (zh) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | 腐蚀环境下的拉-扭疲劳试验应变测试装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101620043B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102313504B (zh) * | 2010-06-29 | 2013-03-27 | 重庆车辆检测研究院有限公司 | 客车倾翻试验立柱变形量的检测装置 |
| CN103776702B (zh) * | 2014-01-16 | 2016-01-13 | 西安交通大学 | 一种腐蚀及高温环境下的低周疲劳试验装置及方法 |
| CN104729453B (zh) * | 2015-03-17 | 2017-10-20 | 西安交通大学 | 一种测量高温双向应变的传感器 |
| CN104990820B (zh) | 2015-07-01 | 2017-07-18 | 河海大学 | 电磁式多轴疲劳试验机 |
| CN106018099B (zh) * | 2016-06-22 | 2019-07-12 | 国网河南省电力公司电力科学研究院 | 一种用于检测复合绝缘子端部金具压接质量的方法 |
| CN107290214B (zh) * | 2017-06-20 | 2023-12-22 | 重庆华司特检测技术有限公司 | 一种杠杆式剪切拉伸试验机 |
| CN109269895A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-01-25 | 江苏四方纺线有限责任公司 | 一种纺织产品拉力强度检测装置 |
| CN113466065A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-10-01 | 钢铁研究总院 | 一种液态铅铋合金中金属材料疲劳裂纹扩展速率测试方法 |
-
2009
- 2009-07-09 CN CN2009100545445A patent/CN101620043B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101620043A (zh) | 2010-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101620043B (zh) | 腐蚀环境下的拉-扭疲劳试验应变测试装置 | |
| CN102183454A (zh) | 实时量测粘土土样体变的非饱和土试验装置 | |
| CN203688358U (zh) | 新型后锚固钢筋拉拔检测装置 | |
| CN205785720U (zh) | 一种波纹管密封圈的密封性能试验装置 | |
| CN103364262A (zh) | 一种聚合物环境应力开裂实验组合装置 | |
| CN105424481A (zh) | 一种螺纹紧固件保证载荷测试装置及测试方法 | |
| CN201464278U (zh) | 材料力学多功能实验台 | |
| CN201935681U (zh) | 一种混凝土双轴向压力加载的应变测试装置 | |
| CN105424888A (zh) | 一种能用于气体传感器标定的测试装置 | |
| CN202002850U (zh) | 一种混凝土三轴向压力加载的应变测试装置 | |
| CN111473021A (zh) | 流体渗漏检测方法及装置 | |
| CN107884106B (zh) | 一种桥梁支座用的单波纹管竖向力检测装置及检测方法 | |
| CN111122108B (zh) | 一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气装置 | |
| CN201611248U (zh) | 锥孔锥角误差比较测量仪 | |
| CN204944745U (zh) | 特种高温测力传感器标定装置 | |
| CN203616050U (zh) | 液压加力系统 | |
| CN114878038B (zh) | 双光纤光栅膜片式压力传感器及其低压标定系统与方法 | |
| CN111198131A (zh) | 一种拉伸载荷下材料体积膨胀特性的测量装置和测量方法 | |
| KR100729029B1 (ko) | 고온 고압 환경 피로 시험기 | |
| CN201926537U (zh) | 带校准接口的压力表 | |
| CN203465168U (zh) | 用于绳索的硬度测试装置 | |
| CN102121885B (zh) | 一种通过液压支撑的直接拉伸试验装置 | |
| CN202033142U (zh) | 一种测量散体材料流动压力的试验装置 | |
| CN202432958U (zh) | 一种汽车变速器同步环倒角高度的检具 | |
| CN103419165A (zh) | 一种高精度扭矩扳子及其校验、安装和检测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20111130 Termination date: 20150709 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |