CN113267405A - 用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置及安装方法 - Google Patents

用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置及安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置及安装方法，包括介质盒，所述介质盒是顶部为敞口的圆柱体结构，所述介质盒的底部为底盘，所述底盘上开有圆孔，所述圆孔处穿过试件，试件与圆孔的配合处安装密封胶泥，所述试件的顶部连接试验机上夹头，试件的底部连接试验机下夹头；所述介质盒内放入人造海水。在传统的试验机、试件与引伸计的基础上，增配模拟海水介质盒，介质盒带有与试件相匹配的开孔，与试件之间通过密封胶泥固结。试验时介质盒承装调配的人造海水介质，兼顾承重与密封功能，实现了对海水试验环境的模拟，能够适用于不同尺寸和材料的常温单轴蠕变试验。

Description

用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置及安装方法
技术领域
本发明涉及模拟测试装置技术领域，尤其是一种用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置及安装方法。
背景技术
目前的单轴蠕变试验技术，采用沿着试件轴线方向施加恒定的拉伸或压缩载荷的方式，应用引伸计测量试件标距段的轴向响应，进而转换成表征蠕变特性变化规律的应变数据。
在船舶与海洋工程领域，水下工程结构材料的服役工况具有海水环境、常温、压缩载荷等特点，为了更准确表征材料蠕变特性，需要在模拟海水环境下开展常温蠕变试验。现有的蠕变试验方法在国标《GB/T 2039-2012金属材料单轴拉伸蠕变试验方法》中关于试验装置的规定给出了试验机、伸长测量装置、加热装置等内容。在环境模拟方面，该国标给出了考虑温度影响的加热装置，如热电偶、加热炉及测温系统。该试验方法主要针对钢铁、冶金、航空等领域的蠕变试验，缺少与海洋工程蠕变特点相关的试验装置及规定，现有的单轴蠕变试验对于海水环境模拟的适应性较差。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，一种用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置及安装方法，从而大大提高了海洋工程中结构材料蠕变测试的准确性和稳定性，适应性好。
本发明所采用的技术方案如下：
一种用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置及安装方法，包括介质盒，所述介质盒是顶部为敞口的圆柱体结构，所述介质盒的底部为底盘，所述底盘上开有圆孔，所述圆孔处穿过试件，试件与圆孔的配合处安装密封胶泥，所述试件的顶部连接试验机上夹头，试件的底部连接试验机下夹头；所述介质盒内放入人造海水。
其进一步技术方案在于：
所述圆孔的圆心位置与底盘的圆心位置偏离。
所述试件的标距段位于底盘的上方。
所述试件的两头均为圆柱体结构。
所述试验机上夹头分成左半上夹头和右半上夹头，所述左半上夹头和右半上夹头的内侧均设置有内凹圆弧，内凹圆弧与试件上部匹配。
左半上夹头和右半上夹头相对安装，且左半上夹头和右半上夹头的截面均呈梯形结构。
试验机下夹头分成左半下夹头和右半下夹头，所述左半下夹头和右半下夹头的内侧均设置有内凹圆弧，内凹圆弧与试件下部匹配。
左半下夹头和右半下夹头相对安装，且左半下夹头和右半下夹头的截面均呈梯形结构。
包括如下操作步骤：
第一步：准备好试件、介质盒、密封胶泥、试验机上夹头和试验机下夹头；
第二步：将试件装入介质盒的圆孔中，并且让试件的标距段在介质盒的上方完全显露；
第三步：利用密封胶泥将试件与圆孔完全密封固定；
第四步：等待密封胶泥完全干固；
第五步：将上述第一步至第四步已经安装好的介质盒和试件整体安装于试验机上夹头和试验机下夹头之间；
第六步：在介质盒内添加人造海水；
第七步：安装完毕。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，在传统的试验机、试件与引伸计的基础上，增配模拟海水介质盒，介质盒带有与试件相匹配的开孔，与试件之间通过密封胶泥固结。试验时介质盒承装调配的人造海水介质，兼顾承重与密封功能，实现了对海水试验环境的模拟，能够适用于不同尺寸和材料的常温单轴蠕变试验。
本试验装置提供了单轴蠕变试验的模拟海水环境，可以提高海洋工程结构材料蠕变测试数据的适用性与蠕变特性表征的准确性。
同时，本发明还具备如下优点：
1)本发明原理简单，操作方便；
2)本装置具备模拟海水功能，满足蠕变试验研究的海洋环境模拟需求，拓展了传统单轴蠕变试验的使用范围；
3)本装置能够适用于不同截面形状、不同尺寸的蠕变试件，具有良好的试验兼容性；
4)本装置改进了蠕变试验装置对海洋工程领域的适用性，提高了海洋工程结构材料蠕变特性表征的准确性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明另一视角的结构示意图。
图3为本发明的爆炸图。
图4为本发明介质盒的结构示意图。
图5为本发明试件的结构示意图。
其中：1、试验机上夹头；
101、左半上夹头；102、右半上夹头；
2、试件；
3、介质盒；
301、圆孔；302、底盘；
4、试验机下夹头；
401、左半下夹头；402、右半下夹头；
5、密封胶泥。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图5所示，一种用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置及安装方法，包括介质盒3，介质盒3是顶部为敞口的圆柱体结构，介质盒3的底部为底盘302，底盘302上开有圆孔301，圆孔301处穿过试件2，试件2与圆孔301的配合处安装密封胶泥5，试件2的顶部连接试验机上夹头1，试件2的底部连接试验机下夹头4；介质盒3内放入人造海水。
圆孔301的圆心位置与底盘302的圆心位置偏离。
试件2的标距段位于底盘302的上方。
试件2的两头均为圆柱体结构。
试验机上夹头1分成左半上夹头101和右半上夹头102，左半上夹头101和右半上夹头102的内侧均设置有内凹圆弧，内凹圆弧与试件2上部匹配。
左半上夹头101和右半上夹头102相对安装，且左半上夹头101和右半上夹头102的截面均呈梯形结构。
试验机下夹头4分成左半下夹头401和右半下夹头402，左半下夹头401和右半下夹头402的内侧均设置有内凹圆弧，内凹圆弧与试件2下部匹配。
左半下夹头401和右半下夹头402相对安装，且左半下夹头401和右半下夹头402的截面均呈梯形结构。
包括如下操作步骤：
第一步：准备好试件2、介质盒3、密封胶泥5、试验机上夹头1和试验机下夹头4；
第二步：将试件2装入介质盒3的圆孔301中，并且让试件2的标距段在介质盒3的上方完全显露；
第三步：利用密封胶泥5将试件2与圆孔301完全密封固定；
第四步：等待密封胶泥5完全干固；
第五步：将上述第一步至第四步已经安装好的介质盒3和试件2整体安装于试验机上夹头1和试验机下夹头4之间；
第六步：在介质盒3内添加人造海水；
第七步：安装完毕。
本发明主要包括介质盒3、试件2、密封胶泥5、试验机上夹头1，试验机下夹头4等。一套完整的蠕变试验装置由上述基本部件与试验机部件联合装配后使用。
实际安装过程中：
基本部件安装方式：将试件2穿过介质盒3所开圆孔301处安装，将试件2的标距段在介质盒3中完全显露，以便试验中与人造海水完全接触。应用密封胶泥5将介质盒3固定密封，然后整体安装于试验机上夹头1与试验机下夹头4之间，待密封胶泥5完全干固后，在介质盒3内添加人造海水即可开展模拟海水环境下的单轴蠕变试验。
本发明的工作原理是：
本装置是在传统的单轴蠕变试验设备(试验机、引伸计等)基础上，增加的模拟海水环境试验装置，使整套装置具备海洋工程领域的材料单轴蠕变试验能力。
本装置的介质盒3通过内部承装人造海水，实现试件2标距段与人造海水的完全接触。
一方面，介质盒3满足与试件2的尺寸匹配，以适应不同形式、不同截面尺寸的蠕变试件；另一方面，介质盒3满足与引伸计的尺寸匹配，兼顾人造海水环境模拟与蠕变试验的应变测量，有效的避免了引伸计打滑等应变测量问题。密封胶泥5自身具有粘合、防水的特性，干固后具有承载的人造海水重量的能力，能够将介质盒3与试件2固结，保障试验期间人造海水承装与测试的稳定性。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (9)

1.用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置，其特征在于：包括介质盒(3)，所述介质盒(3)是顶部为敞口的圆柱体结构，所述介质盒(3)的底部为底盘(302)，所述底盘(302)上开有圆孔(301)，所述圆孔(301)处穿过试件(2)，试件(2)与圆孔(301)的配合处安装密封胶泥(5)，所述试件(2)的顶部连接试验机上夹头(1)，试件(2)的底部连接试验机下夹头(4)；所述介质盒(3)内放入人造海水。
2.如权利要求1所述的用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置，其特征在于：所述圆孔(301)的圆心位置与底盘(302)的圆心位置偏离。
3.如权利要求1所述的用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置，其特征在于：所述试件(2)的标距段位于底盘(302)的上方。
4.如权利要求1所述的用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置，其特征在于：所述试件(2)的两头均为圆柱体结构。
5.如权利要求1所述的用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置，其特征在于：所述试验机上夹头(1)分成左半上夹头(101)和右半上夹头(102)，所述左半上夹头(101)和右半上夹头(102)的内侧均设置有内凹圆弧，内凹圆弧与试件(2)上部匹配。
6.如权利要求5所述的用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置，其特征在于：左半上夹头(101)和右半上夹头(102)相对安装，且左半上夹头(101)和右半上夹头(102)的截面均呈梯形结构。
7.如权利要求1所述的用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置，其特征在于：试验机下夹头(4)分成左半下夹头(401)和右半下夹头(402)，所述左半下夹头(401)和右半下夹头(402)的内侧均设置有内凹圆弧，内凹圆弧与试件(2)下部匹配。
8.如权利要求7所述的用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置，其特征在于：左半下夹头(401)和右半下夹头(402)相对安装，且左半下夹头(401)和右半下夹头(402)的截面均呈梯形结构。
9.利用权利要求1所述的用于常温单轴蠕变试验的海水环境模拟装置的安装方法，其特征在于：包括如下操作步骤：
第一步：准备好试件(2)、介质盒(3)、密封胶泥(5)、试验机上夹头(1)和试验机下夹头(4)；
第二步：将试件(2)装入介质盒(3)的圆孔(301)中，并且让试件(2)的标距段在介质盒(3)的上方完全显露；
第三步：利用密封胶泥(5)将试件(2)与圆孔(301)完全密封固定；
第四步：等待密封胶泥(5)完全干固；
第五步：将上述第一步至第四步已经安装好的介质盒(3)和试件(2)整体安装于试验机上夹头(1)和试验机下夹头(4)之间；
第六步：在介质盒(3)内添加人造海水；
第七步：安装完毕。
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