CN106596286B - 高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，包括用于测量试样上两点之间的标距的线变形的引伸计以及与引伸计弹性连接安装引伸计的反向调节稳定器，反向调节稳定器上设置有用于消除引伸计测量试样时所引入的侧向力的侧向压力消除机构。本发明提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，通过反向调节稳定器来固定试样和引伸计，使引伸计的安装接触更加牢固可靠，并通过侧向压力消除机构来消除引伸计测量试样时所引入的侧向力，从而保证试验结果真实可靠。本发明提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，测量精量高，为重要材料的高温力学性能测试提供可靠依据。

Description

高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置
技术领域
本发明涉及高温及超高温下应变疲劳试验领域，特别地，涉及一种高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置。
背景技术
发动机使用的动力核心部件的材料通常选用高温合金。为保证发动机安全运行并达到需求寿命，需要掌握这些材料的使用条件或各种温度下力学特性，以分析和研究材料在高温或超高温下的静态强度及疲劳强度是否符合使用要求。根据现代航空器发展需求，发动机功率越来越大，关键零部件的工作的温度达到500℃以上，有的甚至达到1000℃以上，并同时承受较大的动静态载荷，因此需要掌握其材料高温下的力学特性特别是高温疲劳特性，从而保证材料能够满足使用要求。而获得材料高温力学特性的主要手段就是对材料做高温发热拉伸和疲劳试验，高温力学性能试验需在高温环境下同时采集和控制应变和应力等参数，是比较精细和复杂的试验方式，试验中采用引伸计来测量，并通过程序协调计算控制试样的应变量和应力。接触试样的引伸计作为试验中的核心部件，在测试时，对承载试样不能施加过大的、可能影响试验结果的横向力，同时还要接触稳妥保证应变测量信号的精准，因此引伸计的耐高温引伸计延伸杆安装接触在试样上的压力较小，一般在300g以下。在实验室室温条件下，轴向引伸计一般使用橡皮筋或者反向弹性拉钩来实现引伸计的稳固安装并消除侧向力，但在高温条件下，这些措施都因为高温而无法使用。在高温下，试样受动态载荷作用，会导致引伸计微小滑动，造成试验结果的失真甚至因试样失稳导致试验失败。如何在高温特殊环境下使得安装在试样上的引伸计既不产生过大的侧向力，又能很稳固地接触在试样上，从而保证高温下的轴向拉伸，特别是低循环疲劳试验的精确进行，这是现在材料高温力学测试专业中尚未完全解决好的技术难点之一。
因此，在高温试验环境下由于引伸计失稳所导致的测试精度低，是一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，以解决在高温试验环境下由于引伸计失稳所导致的测试精度低的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，包括用于测量试样上两点之间的标距的线变形的引伸计以及与引伸计弹性连接用于安装引伸计的反向调节稳定器，反向调节稳定器上设置有用于消除引伸计测量试样时所引入的侧向力的侧向压力消除机构。
进一步地，引伸计上设置有引伸计延伸杆，引伸计延伸杆的自由端抵接在试样上，侧向压力消除机构设置有可旋转的压辊，压辊紧密贴合于试样上且与引伸计延伸杆背对设置。
进一步地，反向调节稳定器还包括用于支撑压辊的压辊固定架，压辊的两端架设于压辊固定架上且可相对于压辊固定架旋转。
进一步地，反向调节稳定器还包括固定连接在压辊固定架上的固定连接杆、固定设置于固定连接杆上的连接板、以及设置在连接板上可相对连接板周向旋转的活动连接杆。
进一步地，引伸计延伸杆包括设置在引伸计的两端用于测量试样上两点之间的标距的线变形的第一引伸计延伸杆和第二引伸计延伸杆，压辊包括第一压辊和第二压辊，第一压辊与第一引伸计延伸杆背对设置，第二压辊与第二引伸计延伸杆背对设置。
进一步地，引伸计延伸杆的自由端为尖锥自由端，尖锥自由端的顶尖抵接在试样上。
进一步地，引伸计还包括引伸计固定臂，反向调节稳定器上对应设置有与引伸计固定臂固定连接的引伸计固定臂连接固定板以及与引伸计固定臂连接固定板弹性连接的弹性连接组件。
进一步地，弹性连接组件包括设置在活动连接杆上的延伸连接转接板以及设置在延伸连接转接板两端的弹性件，活动连接杆穿过连接板和延伸连接转接板后通过锁定件将延伸连接转接板锁定在活动连接杆上。
进一步地，压辊、压辊固定架、固定连接杆、连接板和连接杆由耐高温陶瓷材料制成。
进一步地，引伸计固定臂连接固定板、延伸连接转接板、弹性件和锁定件由铝合金或钛合金材料制成。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，通过反向调节稳定器来固定试样和引伸计，使引伸计的安装接触更加牢固可靠，并通过侧向压力消除机构来消除引伸计测量试样时所引入的侧向力，从而保证试验结果真实可靠。本发明提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，测量精量高，为重要材料的使用提供可靠的高温力学性能。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置第一实施例的结构示意图；
图2是本发明高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置第二实施例的结构示意图；
图3是图1中反向调节稳定器第一实施例的正面结构示意图；
图4是图1中反向调节稳定器第一实施例的俯视结构示意图；
图5是图1中反向调节稳定器第二实施例的正面结构示意图；
图6是图1中反向调节稳定器第二实施例的侧面结构示意图；
图7是图3中压辊优选实施例的侧面结构示意图；
图8是现有技术中未使用反向调节稳定器的原理示意图；
图9是本发明高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置使用反向调节稳定器的原理示意图。
附图标号说明：
10、引伸计；20、反向调节稳定器；11、引伸计延伸杆；21、压辊；22、压辊固定架；23、固定连接杆；24、连接板；25、活动连接杆；111、第一引伸计延伸杆；112、第二引伸计延伸杆；211、第一压辊；212、第二压辊；26、引伸计固定臂连接固定板；27、延伸连接转接板；28、弹性件；29、锁定件；30、试样。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1和图3，本发明的优选实施例提供了一种高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，包括用于测量试样30两点之间的标距L的线变形的引伸计10以及与引伸计10弹性连接用于安装引伸计10的反向调节稳定器20，反向调节稳定器20上设置有用于消除引伸计10测量试样30时所引入的侧向力的侧向压力消除机构。其中，反向调节稳定器20的一端柔性弹性连接到耐高温的引伸计的固定臂上。反向调节稳定器20的另一端运用特种耐高温陶瓷材料直接扣压在高温炉内的试样30上，侧向压力消除机构贴合在试样30上，用于在径向上定位试样30并消除引伸计10导致的侧向力(约100～300g)。同时可使得引伸计10能更加稳妥安全工作，获得更加精确的高温拉伸和疲劳试验过程，特别是高温低循环应变控制疲劳试验过程和结果。
在高温及超高温下，应变控制轴向拉伸或疲劳试验中因机器运行振动、引伸计10的侧向力，会引起试验中试样30塑性形变累积后造成引伸计10滑动和不稳定，导致应变控制量的失真问题，为避免造成试验结果出现较大误差甚至试验失败。本实施例提供的温应变疲劳试验用轴向拉伸测量装置，在做高温及超高温下材料的拉伸和疲劳试验，特别是低循环疲劳试验时，获得高精确的测试信号，保证试验结果真实可靠，为重要材料的使用提供可靠的高温力学性能，以高温下的拉伸和疲劳强度性能数据作为参考依据。
优选地，如图2所示，本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，引伸计10上设置有引伸计延伸杆11，引伸计延伸杆11的自由端抵接在试样30上，侧向压力消除机构设置有可旋转的压辊21，压辊21紧密贴合于试样30上且与引伸计延伸杆11背对设置。压辊21呈漏斗状，可在试样30上灵活滚动，可有效消除引伸计10导致的侧向力(约100～300g)，同时可使得引伸计10更加稳妥安全，获得更加精确的高温拉伸和疲劳试验过程，特别是高温低循环应变控制的过程和结果。
本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，通过与引伸计延伸杆背对设置的压辊来消除引伸计测量试样时所引入的侧向力，从而保证试验结果真实可靠。本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，测量精量高，为重要材料的使用提供可靠的高温力学性能。
可选地，如图5和图6所示，本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，反向调节稳定器20还包括用于支撑压辊21的压辊固定架22，压辊21的两端架设于压辊固定架22上且可相对于压辊固定架22旋转。具体地，如图7所示，压辊21包括用于定位试样30的定位部213和设置在定位部213两端的支撑部214，支撑部214架设在压辊固定架22上。
本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，通过与引伸计延伸杆背对设置的压辊的旋转来消除引伸计测量试样时所引入的侧向力，并通过压辊固定架来支撑压辊，从而保证试验结果真实可靠。本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，测量精量高，为重要材料的使用提供可靠的高温力学性能。
进一步地，如图5和图6所示，本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，反向调节稳定器20还包括固定连接在压辊固定架22上的固定连接杆23、固定设置于固定连接杆23上的连接板24、以及设置在连接板24上可相对连接板24周向旋转的活动连接杆25。其中，固定连接杆23的数量为两根，连接板24固定在两根固定连接杆23上，活动连接杆25为长螺杆，固定连接杆23包括固定帽以及与固定帽固定连接的固定杆，固定连接杆23的一端穿过连接板24上的活动孔中并挂持在连接板24上，固定连接杆23可相对连接板24周向旋转360度，以在各个方向适配引伸计10。
本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，采用固定连接杆、连接板和活动连接杆来紧固压辊，使压辊可靠连接，从而保证试验结果真实可靠。本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，测量精量高，为重要材料的使用提供可靠的高温力学性能。
具体地，如图3和图4所示，本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，引伸计延伸杆11包括设置在引伸计10的两端用于测量试样上两点之间的标距L的线变形的第一引伸计延伸杆111和第二引伸计延伸杆112，压辊21包括第一压辊211和第二压辊212，第一压辊211与第一引伸计延伸杆111背对设置，第二压辊212与第二引伸计延伸杆112背对设置。其中，第一引伸计延伸杆111与第二引伸计延伸杆112之间的距离为标距L，第一压辊211和第二压辊212之间的距离为标距L。
本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，通过成对设置的引伸计延伸杆和压辊来消除引伸计测量试样时所引入的侧向力，从而保证试验结果真实可靠。本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，测量精量高，为重要材料的使用提供可靠的高温力学性能。
进一步地，如图2和图3所示，本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，引伸计延伸杆11的自由端为尖锥自由端，尖锥自由端的顶尖抵接在试样30上，从而使引伸计10测得的数据更加精确。
优选地，如图5和图6所示，本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，引伸计10还包括引伸计固定臂，反向调节稳定器20上对应设置有与引伸计固定臂固定连接的引伸计固定臂连接固定板26以及与引伸计固定臂连接固定板26弹性连接的弹性连接组件。具体地，弹性连接组件包括设置在活动连接杆25上的延伸连接转接板27以及设置在延伸连接转接板27两端的弹性件28，活动连接杆25穿过连接板24和延伸连接转接板27后通过锁定件29将延伸连接转接板27锁定在活动连接杆25上。弹性件28可以为连接弹簧，在此不做限定。弹性件28的数量为两根，弹性件28的一端挂持在引伸计固定臂连接固定板26上，弹性件28的一端挂持在延伸连接转接板27上，从而与引伸计10弹性连接。
本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，反向调节稳定器与引伸计弹性连接以抵消试样时所引入的侧向力，从而保证试验结果真实可靠。本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，测量精量高，为重要材料的使用提供可靠的高温力学性能。
进一步地，如图5和图6所示，为了适于高温工作环境，本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，反向调节稳定器20分位于高温炉内的主体部分和位于炉体外的附件部分，其中，主体部分包括压辊21、压辊固定架22、固定连接杆23、连接板24、活动连接杆25，附件部分包括引伸计固定臂连接固定板26、延伸连接转接板27、弹性件28和锁定件29，压辊21、压辊固定架22、固定连接杆23、连接板24和连接杆由耐受1200℃以上(视试验温度需求)的耐高温陶瓷材料制成。引伸计固定臂连接固定板26、延伸连接转接板27、弹性件28和锁定件29由铝合金或钛合金材料制成。反向调节稳定器20包含适合常用的标距L为25mm及标距L为12mm的引伸计10两类。
如图8和图9所示，本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，工作原理如下所示：
置入高温炉内且呈标距L设置的反向调节稳定器20的第一压辊211和第二压辊212与第一引伸计延伸杆111和第二引伸计延伸杆112的接触脚对应反向扣压于试样30上，反向调节稳定器20上的连接弹簧提供相同反向力值P1，与引伸计10上施加的侧向力P相互抵消，从而消除了引伸计10作用于试样30上的侧向压力；同时由于引伸计10上的第一引伸计延伸杆111和第二引伸计延伸杆112的压顶与反向调节稳定器20上的第一压辊211和第二压辊212相互反向扣压，使得引伸计10安装接触在试样30上更加稳固。考虑到需穿过高温炉上横向有限较小的空间(约10mm，轴向空间较大约45mm)，将反向调节稳定器20的主体部分和附件部分相连接，其中反向调节稳定器20的主体部分安装到试样30上并置入在高温炉内，反向调节稳定器20的附件部分安装到高温炉外的引伸计10的引伸计臂上，从而适合特殊环境下的使用。
本实施例提供的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，能工作在高温及超高温下的轴向拉伸或疲劳试验中，将反向调节稳定器的主体部分置入相应高温炉内，与引伸计延伸杆对应反向扣压于试样上，相应的力值与引伸计上施加的侧向力相互抵消，消除了侧向压力；另外，通过本发明可使应变引伸计安装在试样上更加稳定可靠，保证在高温试验正常完成前不因引伸计的滑动而导致试验失败，减小因引伸计的应变信号失真产生试验结果误差，提高高温下应变控制的拉伸和疲劳试验的准确性。考虑了机构材料本身适合高温下的刚性强度，特别是高温及超高温低循环疲劳试验的复杂性和难度，设计成较精巧的尺寸以适合特殊环境下的轴向高温引伸计使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，其特征在于，包括用于测量试样上两点之间的标距的线变形的引伸计(10)以及与所述引伸计(10)弹性连接用于安装所述引伸计(10)的反向调节稳定器(20)，所述反向调节稳定器(20)上设置有用于消除所述引伸计(10)测量所述试样时所引入的侧向力的侧向压力消除机构；
所述引伸计(10)上设置有引伸计延伸杆(11)，所述引伸计延伸杆(11)的自由端抵接在所述试样上，所述侧向压力消除机构设置有可旋转的压辊(21)，所述压辊(21)紧密贴合于所述试样上且与所述引伸计延伸杆(11)背对设置；
所述反向调节稳定器(20)还包括用于支撑所述压辊(21)的压辊固定架(22)，所述压辊(21)的两端架设于所述压辊固定架(22)上且可相对于所述压辊固定架(22)旋转；
所述反向调节稳定器(20)还包括固定连接在所述压辊固定架(22)上的固定连接杆(23)、固定设置于所述固定连接杆(23)上的连接板(24)、以及设置在所述连接板(24)上可相对所述连接板(24)周向旋转的活动连接杆(25)；
所述引伸计延伸杆(11)包括设置在所述引伸计(10)的两端用于测量所述试样两点之间线变形的第一引伸计延伸杆(111)和第二引伸计延伸杆(112)，所述压辊(21)包括第一压辊(211)和第二压辊(212)，所述第一压辊(211)与所述第一引伸计延伸杆(111)背对设置，所述第二压辊(212)与所述第二引伸计延伸杆(112)背对设置；
所述引伸计(10)还包括引伸计固定臂及与所述引伸计固定臂连接的引伸计固定臂连接固定板(26)，所述反向调节稳定器(20)上对应设置有与所述引伸计固定臂连接固定板(26)弹性连接的弹性连接组件；
所述弹性连接组件包括设置在所述活动连接杆(25)上的延伸连接转接板(27)以及设置在所述延伸连接转接板(27)两端的弹性件(28)，所述活动连接杆(25)穿过所述连接板(24)和所述延伸连接转接板(27)后通过锁定件(29)将所述延伸连接转接板(27)锁定在所述活动连接杆(25)上；所述弹性件(28)的一端与所述延伸连接转接板(27)连接，另一端与所述引伸计固定臂连接固定板(26)连接。
2.根据权利要求1所述的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，其特征在于，
所述引伸计延伸杆(11)的自由端为尖锥自由端，所述尖锥自由端的顶尖抵接在所述试样上。
3.根据权利要求1所述的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，其特征在于，
所述压辊(21)、所述压辊固定架(22)、所述固定连接杆(23)、所述连接板(24)和所述活动连接杆(25)由耐高温陶瓷材料制成。
4.根据权利要求1所述的高温轴向应变疲劳试验用去侧向力稳定测量装置，其特征在于，
所述引伸计固定臂连接固定板(26)、所述延伸连接转接板(27)、所述弹性件(28)和所述锁定件(29)由铝合金或钛合金材料制成。
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