CN106885664A - 适用于高温真空环境的弯曲挠度测试方法及装置 - Google Patents

适用于高温真空环境的弯曲挠度测试方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于高温真空环境的弯曲挠度测试方法,该方法包括步骤:采集环境箱内的温度参数及对应温度的试样的弯曲挠度的测量变形值;获取测试设备的对应温度下的变形补偿参数,所述变形补偿参数为测试设备本身受温度影响发生的变形量;用所述测量变形值减去对应温度的所述变形补偿参数,得到对应温度下的试样的弯曲挠度的实际变形量。上述方法消除了高温环境下测试设备本身也会随着温度的变化产生相应的变形量对测试结果的影响,进而提高了高温环境下弯曲挠度测试的准确性。另外本发明还公开了一种适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置。

Description

适用于高温真空环境的弯曲挠度测试方法及装置
技术领域
本发明涉及材料性能测试技术领域,尤其涉及一种适用于高温真空环境的弯曲挠度测试方法及装置。
背景技术
材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征。其中,挠度是杆件材料的一项重要的力学性能。挠度是在受力或非均匀温度变化时,杆件轴线在垂直于轴线方向的线位移或板壳中面在垂直于中面方向的线位移。弯曲挠度是在弯曲试验过程中,试样跨度中心的顶面或底面偏离原始位置的距离。
而一些材料的弯曲挠度测试往往需要在高温真空下进行。在高温环境下测试设备本身也会随着温度的变化产生相应的变形量,进而测试结果会产生偏差,导致测试结果不准确。
综上所述,如何解决高温环境下弯曲挠度测试不准确的问题,已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于高温真空环境力学性能测试方法及装置,以解决高温环境下弯曲挠度测试不准确的问题。
为了实现上述目的,本发明提供了一种适用于高温真空环境的弯曲挠度测试方法,该方法包括步骤:
采集环境箱内的温度参数及对应温度的试样的弯曲挠度的测量变形值;
获取测试设备的对应温度下的变形补偿参数,所述变形补偿参数为测试设备本身受温度影响发生的变形量;
用所述测量变形值减去对应温度的所述变形补偿参数,得到对应温度下的试样的弯曲挠度的实际变形量。
优选地,所述采集环境箱内的温度参数及对应温度的试样的弯曲挠度的测量变形值为实时采集。
相比于背景技术介绍内容,上述适用于高温真空环境的弯曲挠度测试方法,通过获取测试设备的对应温度下的变形补偿参数,同时利用测量变形值减去对应温度的变形补偿参数,得到对应温度下的试样的弯曲挠度的实际变形量。上述方法消除了高温环境下测试设备本身也会随着温度的变化产生相应的变形量对测试结果的影响,进而提高了高温环境下弯曲挠度测试的准确性。
另外本发明还提供了一种适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置,该装置包括:
采集器,用于采集环境箱内的温度参数及对应温度的试样的弯曲挠度的测量变形值;
存储器,用于存储测试设备的对应温度下的变形补偿参数,所述变形补偿参数为测试设备本身受温度影响发生的变形量;
处理器,用于获取所述采集器所采集的数据和所述存储器存储的对应数据,并计算得出对应温度下的试样的弯曲挠度的实际变形量,计算公式为:实际变形量=测量变形值-变形补偿参数。
上述适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置沿用了上述适用于高温真空环境的弯曲挠度测试方法的核心思想,由于上述方法具有上述技术效果,沿用了该方法核心思想的装置也应具有相应的技术效果。
优选地,所述采集器实时采集环境箱内的温度参数及对应温度的试样的弯曲挠度的测量变形值。
优选地,还包括设置在环境箱内的三点弯曲夹具和挠度测量室,所述三点弯曲夹具通过测量引伸杆将所述试样的变形量传递至所述挠度测量室。
优选地,所述三点弯曲夹具包括第一压杆组件和能够相对所述第一压杆组件运动的第二压杆组件,且所述第一压杆组件的轴心与所述第二压杆组件的轴心重合;所述第一压杆组件的端部设置有用于防止所述试样偏移的限位块和用于支撑所述试样的测试端点的第一压辊和第二压辊,且所述第一压辊和所述第二压辊均垂直于所述第一压杆组件的轴心,且所述第一压辊和所述第二压辊对称设置在所述第一压杆组件的轴线的两侧;
所述第二压杆组件上设置有用于向所述试样施加压力的第三压辊,所述第三压辊与所述第一压辊的距离和所述第三压辊与所述第二压辊的距离相等,且所述第一压辊、所述第二压辊和所述第三压辊之间互相平行。
优选地,所述测量引伸杆设置在所述第一压杆组件的内部,且所述测量引伸杆的一端用于与所述试样对应第三压辊的施力位置相抵接,所述测量引伸杆的另一端连接至所述挠度测量室。
优选地,所述挠度测量室内设置有与测量引伸杆连接的托盘和用于测量所述托盘的位移变化的引伸计。
优选地,所述挠度测量室内还设置有用于抵消所述测量引伸杆、所述托盘和所述第二压杆组件的自重的弹簧支撑杆。
优选地,所述挠度测量室还设置有用于冷却所述挠度测量室的冷却装置。
附图说明
图1为本发明实施例提供的适用于高温真空环境力学性能测试方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的适用于高温真空环境力学性能测试装置的原理示意图;
图3为本发明实施例提供的适用于高温真空环境力学性能测试装置的整体结构示意图(未示出环境箱);
图4为本发明实施例提供的适用于高温真空环境力学性能测试装置的主视结构示意图(未示出环境箱);
图5为图4的左视结构的示意图。
上图1-5中,
试样1、限位块2、第一压辊3、第二压辊4、第三压辊5、测量引伸杆6、挠度测量室7、托盘8、引伸计9、弹簧支撑杆10、观察窗11、支撑杆12、第一连杆13、压座14、压辊座15、施力杆16、第二连杆17、压头18、压块19、第一压杆组件20、第二压杆组件21。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种适用于高温真空环境力学性能测试方法及装置,以解决高温环境下弯曲挠度测试不准确的问题。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案,下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示,本发明实施例提供的适用于高温真空环境的弯曲挠度测试方法,该方法包括步骤:
采集环境箱内的温度参数及对应温度的试样的弯曲挠度的测量变形值;
获取测试设备的对应温度下的变形补偿参数,变形补偿参数为测试设备本身受温度影响发生的变形量;
用测量变形值减去对应温度的变形补偿参数,得到对应温度下的试样的弯曲挠度的实际变形量。
这里需要说明的是,上述采集环境箱内的温度参数及对应温度的试样的弯曲挠度的测量变形值可以为实时采集;也可以是择时采集,比如当试样弯曲变形到位时进行温度数据采集及对应温度试样的弯曲挠度的变形值进行采集。
相比于背景技术介绍内容,上述适用于高温真空环境的弯曲挠度测试方法,通过获取测试设备的对应温度下的变形补偿参数,同时利用测量变形值减去对应温度的变形补偿参数,得到对应温度下的试样的弯曲挠度的实际变形量。消除了高温环境下测试设备本身也会随着温度的变化产生相应的变形量对测试结果的影响,进而提高了高温环境下弯曲挠度测试的准确性。
另外如图2所示,本发明还提供了一种适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置,该装置包括:
采集器,用于采集环境箱内的温度参数及对应温度的试样的弯曲挠度的测量变形值;
存储器,用于存储测试设备的对应温度下的变形补偿参数,所述变形补偿参数为测试设备本身受温度影响发生的变形量;
处理器,用于获取所述采集器所采集的数据和所述存储器存储的对应数据,并计算得出对应温度下的试样的弯曲挠度的实际变形量,计算公式为:实际变形量=测量变形值-变形补偿参数。
上述适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置沿用了上述适用于高温真空环境的弯曲挠度测试方法的核心思想,由于上述方法具有上述技术效果,沿用了该方法核心思想的装置也应具有相应的技术效果。
同样该采集器可以为实时采集环境箱内的温度参数及对应温度的试样的弯曲挠度的测量变形值;也可以是择时采集环境箱内的温度参数及对应温度的试样的弯曲挠度的测量变形值,比如当试样弯曲变形到位时进行温度数据采集及对应温度试样的弯曲挠度的变形值进行采集。
这里需要说明的是,本领域技术人员都应该理解的是,上述适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置为了能够实现高温真空环境且能够完成相应的试验测试,一般还包括给试样提供高温真空环境的环境箱,环境箱内设置有三点弯曲夹具。
在进一步的实施方案中,上述适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置可以还包括设置在环境箱内的三点弯曲夹具和挠度测量室7,三点弯曲夹具通过测量引伸杆6将试样的变形量传递至挠度测量室7。上述三点弯曲夹具将试样的变形量直接传递至挠度测量室进行测量,当然可以理解的是也可以是直接用主机横梁作动器的位移值代替试样的弯曲挠度变形值,只不过本发明优选采用三点弯曲夹具通过测量引伸杆的形式传递至挠度测量室进行测量的方式,因为该方式直接对应于试样的变形量,测试结果更加直接,准确性更强。
如图3-5所示,在一些具体的实施方案中,上述三点弯曲夹具包括第一压杆组件20和第二压杆组件21,该第二压杆组件21能够相对第一压杆组件20运动,且第一压杆组件20的轴心与第二压杆组件21的轴心重合,这里需要说明的是,上述第二压杆组件21相对第一压杆组件20运动的实现方式可以是第一压杆组件与主机横梁的作动器连接,通过升降作动器带动第一压杆组件相对第二压杆组件运动,也可以是第二压杆组件与主机横梁的作动器连接,通过升降作动器带动第二压杆组件相对第一压杆组件运动,此外,上述第二压杆组件与主机横梁上的作动器可以通过法兰连接。当然也可以是本领域技术人员常用的其他连接方式,比如螺纹连接等等。
另外需要说明的是,上述第一压杆组件可以包括与挠度测量室7连接的支撑杆12、设置在支撑杆12上的第一连杆13、设置在第一连杆13上的压座14和设置在压座14上的压辊座15,第一压辊3和第二压辊4设置在压辊座15上。当然可以理解的是上述结构的布置形式仅仅是本发明实施例的一种举例,还可以是上述支撑杆、第一连杆、压座和压辊座为一体成型结构;上述第二压杆组件包括与主机横梁上的作动器连接的施力杆16、设置在施力杆16上的第二连杆17、设置在第二连杆17上的压头18和设置在压头18上的压块19,第三压辊5设置在压块19上。当然可以理解的是上述结构的布置形式也仅仅是本发明实施例的一种举例,还可以是上述施力杆、第二连杆、压头和压块为一体成型结构。
为了防止试样发生偏移,在第一压杆组件的端部设置有限位块2,限位块可以是与第一压杆组件的端部一体成型的结构(即切削或焊接而成),也可以是第一压杆的端部设置凹槽,限位块可以嵌入凹槽内的方式,或本领域技术人员常用的其他布置方式;同时在第一压杆组件的端部还设置有用于支撑试样1的测试端点的第一压辊3和第二压辊4,且第一压辊3和第二压辊4均垂直于第一压杆组件的轴心,且第一压辊和第二压辊对称设置在第一压杆组件的轴线的两侧。
第二压杆组件上设置有用于向试样1施加压力的第三压辊5,第三压辊5与第一压辊3的距离和第三压辊5与第二压辊4的距离相等,且第一压辊3、第二压辊4和第三压辊5之间互相平行。
上述高温真空环境的弯曲挠度测试装置,将三点弯曲夹具设计成第二压杆组件能够向第一压杆组件运动的方式,通过第三压辊施加压力,第一压辊和第二压辊提供试样两端的支撑,实现对试样的三点弯曲挠度弯曲测试。由于第一压杆组件和第二压杆组件均为杆件,因此使得三点弯曲夹具的占用空间相对较小,进而对环境箱的尺寸要求较小,从而避免了温度波动及均热性差,有效的提高了高温真空环境弯曲挠度测试的准确性,同时由于环境箱的尺寸减小使得升温能力和升温速度大幅度提升,大大缩短的测试时间。
在进一步的实施方案中,上述测量引伸杆6设置在第一压杆组件的内部,且测量引伸杆6的一端用于与试样1对应第三压辊5的施力位置相抵接,测量引伸杆6的另一端连接至挠度测量室7,从而将试样的变形量传递至挠度测量室,当然可以理解的是,上述测量引伸杆设置在第一压杆组件的内部仅仅是本发明实施例的一种举例,还可以是设置在第一压杆组件的外部,只不过本发明优选采用设置在第一压杆内部的方式,这样更加节省空间,进一步减小了对环境箱的尺寸要求。
在一些具体的实施方式中,上述挠度测量室7内还设置有与测量引伸杆6连接的托盘8和用于测量托盘8的位移变化的引伸计9。当然可以理解的是上述测量引伸杆通过托盘与引伸计建立位移测量的关系仅仅是本发明实施例的一种优选地举例,还可以是直接将测量引伸杆与引伸计连接的方式。只不过通过托盘与引伸计建立连接,使得引伸计的布置范围更加方便。
进一步的实施方案中,上述挠度测量室7内还设置有用于抵消测量引伸杆6、托盘和第二压杆组件的自重的弹簧支撑杆10。该弹簧引伸杆包括弹簧和设置在弹簧内部的杆件,该弹簧支撑杆一端与托盘连接,另一端与引伸计连接,当弹簧支撑杆利用弹簧压缩的弹力来抵消测量引伸杆、托盘和第二压杆组件的自重,杆件与托盘连接的一端为固定连接,杆件的另一端与引伸计上设置的孔径连接,通过螺栓固定,这样当弹簧压缩时杆件可以向引伸计一侧运动,当然可以理解的是,还可以是杆件与引伸计侧为固定连接,托盘上设置有与杆件的横截面对应的孔径,通过螺栓或销钉等定位,当托盘向下压缩时弹簧时,杆件相对托盘向上运动。此外,上述挠度测量室7还设置有观察窗11。通过设置观察窗可以时观察挠度测量室内的各部件的使用情况,当发生固定时,及时停止测试,进行维护。
在一些具体的实施方案中,上述挠度测量室7还设置有用于冷却挠度测量室7的冷却装置。该冷却装置可以水冷的方式实现,比如挠度测量室包括封闭的环形腔体,环形腔体的内环为引伸计安装室,环形腔体的内环与外环构成的腔体用于盛放冷却水,通过设置进水口和出水口使得冷却水循环对引伸计安装室进行冷却,还可以是风冷的形式实现,比如挠度测量室通过进气口和出气口进行循环通气实现冷却,这里需要说明的是气体冷却时一般采用惰性气体进行冷却。
以上对本发明所提供的适用于高温真空环境力学性能测试方法及装置进行了详细介绍。需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于高温真空环境的弯曲挠度测试方法,其特征在于,该方法包括步骤:
采集环境箱内的温度参数及对应温度的试样的弯曲挠度的测量变形值;
获取测试设备的对应温度下的变形补偿参数,所述变形补偿参数为测试设备本身受温度影响发生的变形量;
用所述测量变形值减去对应温度的所述变形补偿参数,得到对应温度下的试样的弯曲挠度的实际变形量。
2.如权利要求1所述的适用于高温真空环境的弯曲挠度测试方法,其特征在于,所述采集环境箱内的温度参数及对应温度的试样的弯曲挠度的测量变形值为实时采集。
3.一种适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置,其特征在于,包括:
采集器,用于采集环境箱内的温度参数及对应温度的试样的弯曲挠度的测量变形值;
存储器,用于存储测试设备的对应温度下的变形补偿参数,所述变形补偿参数为测试设备本身受温度影响发生的变形量;
处理器,用于获取所述采集器所采集的数据和所述存储器存储的对应数据,并计算得出对应温度下的试样的弯曲挠度的实际变形量,计算公式为:实际变形量=测量变形值-变形补偿参数。
4.如权利要求3所述的适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置,其特征在于,所述采集器实时采集环境箱内的温度参数及对应温度的试样的弯曲挠度的测量变形值。
5.如权利要求3所述的适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置,其特征在于,还包括设置在环境箱内的三点弯曲夹具和挠度测量室(7),所述三点弯曲夹具通过测量引伸杆(6)将所述试样的变形量传递至所述挠度测量室(7)。
6.如权利要求5所述的适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置,其特征在于,所述三点弯曲夹具包括第一压杆组件(20)和能够相对所述第一压杆组件(20)运动的第二压杆组件(21),且所述第一压杆组件(20)的轴心与所述第二压杆组件(21)的轴心重合;
所述第一压杆组件(20)的端部设置有用于防止所述试样(1)偏移的限位块(2)和用于支撑所述试样(1)的测试端点的第一压辊(3)和第二压辊(4),且所述第一压辊(3)和所述第二压辊(4)均垂直于所述第一压杆组件(20)的轴心,且所述第一压辊和所述第二压辊对称设置在所述第一压杆组件的轴线的两侧;
所述第二压杆组件(21)上设置有用于向所述试样(1)施加压力的第三压辊(5),所述第三压辊(5)与所述第一压辊(3)的距离和所述第三压辊(5)与所述第二压辊(4)的距离相等,且所述第一压辊(3)、所述第二压辊(4)和所述第三压辊(5)之间互相平行。
7.如权利要求6所述的适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置,其特征在于,所述测量引伸杆(6)设置在所述第一压杆组件(20)的内部,且所述测量引伸杆(6)的一端用于与所述试样(1)对应第三压辊(5)的施力位置相抵接,所述测量引伸杆(6)的另一端连接至所述挠度测量室(7)。
8.如权利要求7所述的适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置,其特征在于,所述挠度测量室(7)内设置有与测量引伸杆(6)连接的托盘(8)和用于测量所述托盘(8)的位移变化的引伸计(9)。
9.如权利要求8所述的适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置,其特征在于,所述挠度测量室(7)内还设置有用于抵消所述测量引伸杆(6)、所述托盘和第二压杆组件(21)的自重的弹簧支撑杆(10)。
10.如权利要求8所述的适用于高温真空环境的弯曲挠度测试装置,其特征在于,所述挠度测量室(7)还设置有用于冷却所述挠度测量室(7)的冷却装置。
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