CN106546493A - 一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置，装置主要由小冲杆试验装置、加载试验机和温控系统组成；小冲杆试验装置包括上支座、光栅尺、位移杆、上夹模、下夹模、冲压球、冲杆和底座；上支座、上夹模、下夹模和底座由上至下依次连接；温控系统包括环境炉和温控仪，环境炉置于小冲杆试验装置的上夹模和下夹模外侧且与温控仪连接，加载试验机连接在小冲杆试验装置的底座上。本发明提供一种结构简单，易于操作，测量挠度精度高，能够实现直接原位测量挠度的小冲杆测试装置。

Description

一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置
技术领域
本发明属于反应堆工程技术领域，特别涉及一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置。
背景技术
反应堆关键部件(如：反应堆压力容器)在服役时易发生辐照脆化，会给反应堆运行造成安全隐患，所以需要对反应堆压力容器材料辐照脆化进行测试研究。而在测试时，往往会因为标准样品的尺寸过大，造成一系列的困难。
现有技术小冲杆试验装置(简称SP)，是一种小尺寸样品的力学性能测试方法，应用于核工程技术等研究领域。虽然该装置可以完成材料性能的测试，但是这种SP装置在测量挠度时，测量数据的试验机横梁与样品之间隔有冲压球和冲杆，横梁本身、冲压球和冲杆势必会在测量试样挠度给试样加压时造成不可避免的系统误差，而且现有的SP装置上、下夹模主要通过两个螺栓相连，使得样品所受夹持力不均匀。所以现有技术测得的挠度数据存在较大误差。发明一个能有效减小测量误差的测量挠度的装置是很有必要的。
发明内容
(一)发明目的
本发明克服了现有技术的不足，提供一种结构简单，易于操作，测量挠度精度高，能够实现直接原位测量挠度的小冲杆测试装置。
(二)技术方案
为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供的技术方案如下：
一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置，主要由小冲杆试验装置、加载试验机和温控系统组成；温控系统包括环境炉和温控仪，环境炉置于小冲杆试验装置的上夹模和下夹模外侧且与温控仪连接，加载试验机连接在小冲杆试验装置的底座上，小冲杆试验装置包括上支座、光栅尺、位移杆、上夹模、下夹模、冲压球、冲杆和底座；上支座、上夹模和下夹模由上至下依次连接，底座位于下夹模下；上夹模的中心轴处设有中心通孔，下夹模设有与上夹模的通孔同轴的中心通孔，下夹模上表面的中心通孔处设有样品槽；光栅尺固定于上支座内，光栅尺与位移杆相接触，位移杆穿入上夹模中心通孔，位移杆底端与上夹模下端面齐平；冲压球置于下夹模的中心通孔内，冲压球置于冲杆上端；冲杆穿过下夹模与底座相接触。
进一步，所述的上夹模下端面设有与中心孔同轴的定位凸台，下夹模上端面设置有与上夹模定位凸台对应的定位凹槽。
进一步，所述的底座由固定座、旋转座和锁紧螺母组成，旋转座由固定座固定位置且能上下移动，锁紧螺母置于旋转座下端，固定座与加载试验机连接。
进一步，所述的上夹模和下夹模通过螺纹固定连接。
进一步，所述的上夹模下端设有外螺纹，下夹模上端设有与上夹模下端外螺纹相对应的内螺纹。
进一步，所述的环境炉由炉体和缠绕在炉体外表面的铜管或电阻丝组成，铜管内流通有冷却介质，电阻丝通电流。
进一步，所述的装置配有辅助装置，辅助装置包括球漏斗和球勺，球漏斗内部为倒锥形，外侧为圆柱形，底面锥形尖孔尺寸与冲压球直径相当，与下夹模中心通孔同轴，底面有与下夹模对应的定位凸台；球勺前端有与球直径相当的浅孔。
进一步，所述的上夹模和下夹模内孔径设计依据为D>d+2t，其中D表示上夹模内孔径，d表示下夹模的内孔径，t为试样厚度。
进一步，所述的下夹模的上部设有温度探测器插孔，下夹模的下部设有第一顶丝插孔。
进一步，所述的上夹模外侧设置有凹槽，环境炉上部设置有与上夹模外侧凹槽对应的第二顶丝插孔，环境炉的中部设有与下夹模的温度探测器插孔对应的温度器插孔。
(三)有益效果
本发明通过将挠度量具光栅尺测量头与位移杆上端面相接触，位移杆下端面直接贴于样品表面，避免了传统试验机横梁本身、冲压杆和冲压球引入系统误差的问题，实现了准确、直接原位测量样品挠度。
本装置中上、下夹模设有相对应螺纹，实现上下夹模紧密连接，避免试样所受夹持力不均；底座采用可调节高度的底座，可在试验开始前消除底座、冲杆、冲压球和样品之间的间隙，大大缩短起始冲压时间间隔；辅助试验装置球漏斗和球勺极大地方便了将冲压球放入下夹模的中心通孔中。
附图说明
图1测试装置结构示意图
图2如图1所示的A部分的局部放大示意图
图3测试装置的辅助装置示意图
1、上支座 2、光栅尺夹具 3、光栅尺 4、位移杆 5、炉体 6、上夹模 7、温度探测器插孔 8、第一顶丝插孔 9、铜管 10、下夹模 11、冲杆 12、旋转座 13、锁紧螺母 14、固定座15、样品槽 16、冲压球 17、球漏斗 18、球勺
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。
一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置，主要由小冲杆试验装置、加载试验机和温控系统组成；小冲杆试验装置包括上支座1、光栅尺3、位移杆4、上夹模6、下夹模10、冲压球16、冲杆11和底座。上支座1、上夹模6和下夹模10由上到下依次连接，底座位于下夹模下；上夹模6下端设有外螺纹，下夹模10上端设有与上夹模6下端外螺纹相对应的内螺纹，安装时将上夹模6和下夹模10通过内外螺纹连接固定在一起。上夹模6下端面设有与中心孔同轴的定位凸台，下夹模10上端面设置有与上夹模6定位凸台对应的定位凹槽，使上夹模6和下夹模10在连接固定时能精准的对接。上夹模6的中心轴处设有中心通孔，下夹模10设有与上夹模6的通孔同轴的中心通孔，上夹模6和下夹模10的内孔径设计依据为D>d+2t，其中D表示上夹模6内孔径，d表示下夹模10的内孔径，t为试样厚度。下夹模10上表面的中心通孔处设有样品槽15，试样置于样品槽15内。光栅尺3位于上支座1内，上支座1内置有光栅尺夹具2，用以固定光栅尺3。光栅尺3下端测量头与位移杆4上端面贴合，位移杆4位于上支座1内且穿入上夹模6中心通孔，位移杆4下端面与上夹模下端面齐平且与试样上表面贴合。冲压球16置于下夹模10的中心通孔内，冲压球16置于冲杆11上端。冲杆11穿过下夹模10与底座相接触。
温控系统包括环境炉和温控仪，环境炉置于小冲杆试验装置的上夹模6和下夹模10外侧且与温控仪连接，环境炉包括炉体5和缠绕在炉体外表面的铜管9或电阻丝组成，其中炉体5优选铜质炉体，铜管9内流通有冷却介质，优选液氮，电阻丝通电流，上夹模6外侧设置有凹槽，环境炉上部设置有与上夹模6外侧凹槽对应的第二顶丝插孔，可供炉体5上部设置的第二顶丝插入以固定环境炉。下夹模10的上部设有温度探测器插孔7，环境炉的中部设有与下夹模10的温度探测器插孔7对应的温度器插孔，可供温度探测器深入到试样下端，更加准确的测量试样测试温度。下夹模10的下部设有第一顶丝插孔8，用于非试验状态下固定冲杆11防止冲杆11脱落。温控仪可通过温度探测器探测样品温度，并通过控制铜管内液氮的流量或电阻丝电流对样品进行控温。
底座由固定座14、旋转座12和锁紧螺母13组成，旋转座12由固定座14固定位置且能上下移动，锁紧螺母13置于旋转座12下端，固定座14与加载试验机连接。
所述装置可配合辅助装置使用，如球漏斗17和球勺18，球漏斗17内部为倒锥形，外侧为圆柱形，底面锥形尖孔尺寸与冲压球16直径相当，与下夹模10中心通孔同轴，底面有与下夹模10对应的定位凸台；球勺18前端有与冲压球16直径相当的浅孔。
实施例
本实施例中上夹模6、下夹模10和冲杆11呈圆柱体状。试验前，将辐照后的反应堆压力容器钢制成φ3×0.3mm的薄圆片状小样品。将冲杆11调节高度到合适位置，旋紧位于第一顶丝插孔8中的第一顶丝以固定住冲杆11，将球漏斗17置于下夹模10上表面，用球勺18取出冲压球16并放入球漏斗17中，冲压球16即可落入下夹模10的中心通孔中且位于冲杆11上端；随后将样品放入下夹模10的圆形样品槽15中，将下夹模10与上夹模6旋紧，松开第一顶丝插孔8中的第一顶丝，使冲杆11自由下落至旋转座12上，将上夹模6和下夹模10置入环境炉中，将炉体5上端的第二顶丝旋入上夹模6外侧的凹槽中，固定环境炉。将温度探测器穿过环境炉穿入下夹模10的温度探测器插孔中，并使温度探测器端头放置于样品槽15的正下方。固定座14上部分有外螺纹，旋转座12下端有与固定座14外螺纹相对应的内螺纹，调整旋转座12到合适的高度，消除旋转座12、冲杆11、冲压球16和样品之间的间隙，随后旋紧锁紧螺母13。开启温控仪，通过控制铜管内液氮的流量和电阻丝的电流对环境炉进行控温。待温度显示器所示温度达到所需温度并稳定20分钟后，开启加载试验机进行冲压试验。进行冲压试验时，向样品持续加压直至断裂，同时采用光栅尺3原位测量试样上表面的挠度，由加载试验机自动记录载荷-挠度曲线。

Claims (10)

1.一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置，主要由小冲杆试验装置、加载试验机和温控系统组成；温控系统包括环境炉和温控仪，环境炉置于小冲杆试验装置的上夹模(6)和下夹模(10)外侧且与温控仪连接，加载试验机连接在小冲杆试验装置的底座上，其特征在于，小冲杆试验装置包括上支座(1)、光栅尺(3)、位移杆(4)、上夹模(6)、下夹模(10)、冲压球(16)、冲杆(11)和底座；上支座(1)、上夹模(6)和下夹模(10)由上至下依次连接，底座位于下夹模下；上夹模(6)的中心轴处设有中心通孔，下夹模(10)设有与上夹模(6)的通孔同轴的中心通孔，下夹模(10)上表面的中心通孔处设有样品槽(15)；光栅尺(3)固定于上支座(1)内，光栅尺(3)与位移杆(4)相接触，位移杆(4)穿入上夹模(6)中心通孔，位移杆(4)底端与上夹模(6)下端面齐平；冲压球(16)置于下夹模(10)的中心通孔内，冲压球(16)置于冲杆(11)上端；冲杆(11)穿过下夹模(10)与底座相接触。
2.根据权利要求1所述的一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置，其特征在于，所述的上夹模(6)下端面设有与中心孔同轴的定位凸台，下夹模(10)上端面设置有与上夹模(6)定位凸台对应的定位凹槽。
3.根据权利要求1所述的一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置，其特征在于，所述的底座由固定座(14)、旋转座(12)和锁紧螺母(13)组成，旋转座(12)由固定座(14)固定位置且能上下移动，锁紧螺母(13)置于旋转座(12)下端，固定座(14)与加载试验机连接。
4.根据权利要求1所述的一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置，其特征在于，所述的上夹模(6)和下夹模(10)通过螺纹固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置，其特征在于，所述的上夹模(6)下端设有外螺纹，下夹模(10)上端设有与上夹模(6)下端外螺纹相对应的内螺纹。
6.根据权利要求1所述的一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置，其特征在于，所述的环境炉由炉体(5)和缠绕在炉体(5)外表面的铜管(9)或电阻丝组成，铜管内流通有冷却介质，电阻丝通电流。
7.根据权利要求1所述的一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置，其特征在于，所述的装置配有辅助装置，辅助装置包括球漏斗(17)和球勺(18)，球漏斗(17)内部为倒锥形，外侧为圆柱形，底面锥形尖孔尺寸与冲压球(16)直径相当，与下夹模(10)中心通孔同轴，底面有与下夹模(10)对应的定位凸台；球勺(18)前端有与球直径相当的浅孔。
8.根据权利要求1所述的一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置，其特征在于，所述的上夹模(6)和下夹模(10)内孔径设计依据为D>d+2t，其中D表示上夹模(6)内孔径，d表示下夹模(10)的内孔径，t为试样厚度。
9.根据权利要求1所述的一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置，其特征在于，所述的下夹模(10)的上部设有温度探测器插孔(7)，下夹模(10)的下部设有第一顶丝插孔(8)。
10.根据权利要求1所述的一种可直接测量挠度的小冲杆测试装置，其特征在于，所述的上夹模(6)外侧设置有凹槽，环境炉上部设置有与上夹模(6)外侧凹槽对应的第二顶丝插孔，环境炉的中部设有与下夹模(10)的温度探测器插孔(7)对应的温度插孔。
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