CN114674676A - 二维行程扩展自密封辐照松弛全自动检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
二维行程扩展自密封辐照松弛全自动检测装置和方法属于材料特性测量领域；在隔振台架上固装X向运动导轨组件，Y向运动导轨组件可沿X向往复运动地配装在X向运动导轨组件上，在Y向运动导轨组件上可沿Y向往复运动地安装水平直线运动滑块，在水平直线运动滑块上固装自密封辐照松弛组件，在隔振台架上依次固装压力测量系统和支架，在支架的同一侧面上沿Y向依次安装盒盖抓取组件和螺栓自动旋入旋出与气体交换系统，通过自密封辐照松弛组件依次分别与螺栓自动旋入旋出与气体交换系统、盒盖抓取组件和压力测量系统的相互配合完成检测；解决了辐照松弛特性全自动、高精度测量及自动化气体保护的问题。
Description
技术领域
本发明属于辐照松弛特性测量技术领域，具体涉及一种行程扩展并自密封的辐照松弛全自动检测装置及方法。
背景技术
在核工业等领域中，核安全问题一直是国内外社会关注的焦点，其影响着人们的生命财产安全、环境的可持续发展以及经济的稳定运行。其中，结构件在服役过程中往往会由于在高温和辐射条件下发生蠕变，导致材料内应力降低，这种现象称为辐照松弛。辐照松弛现象会导致结构件失效。为了避免这一问题，需要掌握材料的辐照松弛特性规律并选择性能合适的材料制作结构件。因此对结构件材料的松弛特性的测量与研究就变得格外重要。目前，关于结构件的应力、刚度等性能的研究理论计算相对较多，但对结构件受辐照后松弛特性的试验测量及分析却很少，因此开展结构件受辐照后松弛特性测量工作具有极其重要的意义。
张世权提出了一种单一弹簧片辐照松弛特性的测量方法和四种格架夹持力松弛情况的测量方法(张世权.PWR燃料组件定位格架夹持力辐照松弛的研究[J].核动力工程,1987(01):17-23.)。单一弹簧片的辐照松弛测量采用三层平板组成的夹具结构，使弹簧片尽可能符合真实的工作条件。夹具三层平板分别为上板、中板和下板，中板具有长槽，其槽宽与格架栅元尺寸相应；弹簧片夹在中板和下板之间，弹簧波峰从中板槽中突出；弹簧压下量通过在中板与上板之间的不同厚度的垫片调节；三块平板用螺栓固定；从而模拟了其真实受力状态及边界条件。经过一系列操作步骤后，根据冷态与辐射态的弹簧力计算得到弹簧松弛量。文献中对格架夹持力松弛情况的测量采用了小格架堆内辐照、燃料棒移动力和滑动力的测量、格架栅元摩擦力测量和栅元几何尺寸测量法四种方法。综上，该文献提出的技术方案具有以下特点：(1)对格架夹持力松弛情况的四种测量方法均是针对格架整体结构进行的松弛特性测量，均无法实现对无特定结构特性的材料本身的松弛特性的测量；(2)对单一弹簧片的松弛特性的测量方法没有对弹簧片所处空间进行密封处理，为使弹簧片的物理化学性质保持稳定，需要使整个装置处于惰性气体环境中，造成惰性气体资源的浪费；(3)弹簧压下量通过在中板与上板之间的不同厚度的垫片调节，调节过程短促，易造成弹簧片样品及测量装置的损坏等。该技术方案难以实现辐照松弛特性全自动、高精度测量及自动化气体保护等效果。
Kenfield T.A.等提出了一种辐照松弛特性测量方法并设计了一种密封胶囊式测量装置 (Kenfield T.A.,Busboom H.J.,Appleby W.K..In-reactor stress relaxationin bending of 20％ cold-worked 316stainless steel[J].North-Holland,1977,65.)。在一密封胶囊装置内设置多个两点支撑两点下压结构，使辐照松弛样品形成梁的弯曲模型，利用梁的弯曲理论和梁的挠度计算应力，进而计算并比较不同辐照状态下的松弛情况，同时，该测量过程全部在一密封胶囊式装置中完成，密封装置中为惰性气体环境。该技术方案具有以下特点：设计了一全密封胶囊式检测装置，可以有效节约气体资源并保证辐照松弛样品物理化学性质的稳定，但是无法与外界进行气体交换，装置无法拆卸，导致测量精度有限，空间受限，无法使用外部更精密的装置对辐照松弛样品进行测量。该技术方案难以实现辐照松弛特性全自动、高精度测量及自动化气体保护等效果。
材料的松弛特性测量，关键之一是材料内应力的测量。内应力测量过程中需要对材料样品的受力及因此产生的形变或位移进行高精度测量。这其中涵盖了力测量装置对材料样品施加力与此时装置推动压头移动走过的行程之间关系的测量。为了得到更精确的关系描述，期望得到在相同的施力条件下更长的行程。此过程难以全自动实现，也导致目前尚无全自动、高精度辐照松弛特性测量解决方案。
此外，在对材料辐照松弛特性进行检测的过程中，需要辐照松弛样品处在一定压力的密封惰性气体环境下，且能保证材料辐照松弛检测要求。因此需要一种自动化气体保护解决方案。目前，已存在的专利提到的密封及气体交换的技术方案多采用多层机械结构构成过渡室、气压密封、液体密封和浮动球阀等密封方法以及抽气排气模块结合通气孔、内置循环风机结合通气孔和气囊气体交换等气体交换方式。这些气体交换的密封装置的尺寸一般较大，而且较为复杂。实际测量中，往往需要一个较小且易于安置的辐照松弛装置，以便在模拟环境中进行材料辐照松弛检测，上述密封及气体交换方式不能满足装置要求。
综上，现有研究难以实现辐照松弛特性全自动、高精度测量及自动化气体保护。因此，亟需提出一种全自动、高精度、自动化气体保护的辐照松弛测量装置及方法，以满足我国在材料辐照松弛特性精密测量领域的需求。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术中存在的问题，提出二维行程扩展自密封辐照松弛全自动检测装置及方法，实现辐照松弛特性的全自动、高精度测量及自动化气体保护。
为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：
二维行程扩展自密封辐照松弛全自动检测装置，包括隔振台架、X向运动导轨组件、Y 向运动导轨组件、水平直线运动滑块、盒盖抓取组件和螺栓自动旋入旋出与气体交换系统；所述隔振台架由高平面度台板、高强度支架和高性能隔振器装配构成，在所述高强度支架的上部支撑安装高性能隔振器，在所述高性能隔振器的上端部安装高平面度台板；在隔振台架上固装X向运动导轨组件，Y向运动导轨组件可沿X向往复运动地配装在X向运动导轨组件上，在所述Y向运动导轨组件上可沿Y向往复运动地安装水平直线运动滑块，在所述水平直线运动滑块上固装自密封辐照松弛组件，在所述隔振台架上依次固装压力测量系统和支架，在所述支架的同一侧面上沿Y向依次安装盒盖抓取组件和螺栓自动旋入旋出与气体交换系统，所述压力测量系统、盒盖抓取组件和螺栓自动旋入旋出与气体交换系统位于自密封辐照松弛组件的上方。
二维行程扩展自密封辐照松弛全自动检测方法，步骤是：
步骤1、将自密封辐照松弛组件固装在水平直线运动滑块上，通过Y向运动导轨组件在 X向运动导轨组件上的X向运动和水平直线运动滑块在Y向运动导轨组件上的Y向运动，带动自密封辐照松弛组件运动至螺栓自动旋入旋出与气体交换系统处，通过螺栓自动旋入旋出与气体交换系统将锁紧螺栓A和通气螺栓从自密封辐照松弛组件的盒体、盒盖上旋出；
步骤2、在Y向运动导轨组件上由水平直线运动滑块带动自密封辐照松弛组件一并运动至盒盖抓取组件处，将盒盖从自密封辐照松弛组件上取下；
步骤3、再通过Y向运动导轨组件在X向运动组件和水平直线运动滑块在Y向运动导轨组件上的Y向运动，由水平直线运动滑块带动无盒盖的自密封辐照松弛组件运动至压力测量系统部位处，按下述方法对自密封辐照松弛组件内的辐照松弛样品松弛情况进行测量：
A、精密直线运动滑轨带动压力测量机构下降，精密压头逐渐接近辐照松弛样品，此时精密拉力弹簧因吊挂垂直直线运动滑块产生的伸长量固定，在此过程中分析压力测量机构中的精密压头位移、受力和精密拉力弹簧拉伸情况；
B、精密直线运动滑轨带动压力测量机构继续下降，精密压头与辐照松弛样品发生虚接触，样品即将由两点支撑两点下压状态变为两点支撑四点下压状态，精密拉力弹簧即将回缩，伸长量即将变小，在此过程中分析精密压头位移、受力和精密拉力弹簧拉伸情况；
C、精密直线运动滑轨带动压力测量机构继续下降，当精密压头对辐照松弛样品产生下压，使辐照松弛样品处于两点支撑四点下压状态时，分析精密压头位移、受力和精密拉力弹簧拉伸情况；
D、精密直线运动滑轨带动压力测量机构继续下降，在保证辐照松弛样品的最大内应力不超过其屈服强度时停止压力测量机构的下降，在此过程中辐照松弛样品由两点支撑四点下压状态变为新的两点支撑两点下压状态，分析精密压头位移、受力和精密拉力弹簧拉伸情况；
E、精密直线运动滑轨带动压力测量机构上升，恢复到步骤A前的状态，在此过程中分析精密压头位移、受力和精密拉力弹簧拉伸情况；
F、根据精密压头位移、受力和精密拉力弹簧拉伸情况，计算辐照松弛样品的内应力变化情况，并计算出辐照松弛样品从两点支撑四点下压状态变成新的两点支撑两点下压状态时的最大内应力值，即可计算得出在不同辐照条件下样品的辐照松弛量；
步骤4、在X向运动导轨组件和Y向运动导轨组件带动下，由水平直线运动滑块带动自密封辐照松弛组件一起运动至盒盖抓取组件处，将盒盖安装回自密封辐照松弛组件的盒体上；
步骤5、由X向运动导轨组件和Y向运动导轨组件通过水平直线运动滑块带动自密封辐照松弛组件运动至螺栓自动旋入旋出与气体交换系统处，将锁紧螺栓A全部旋入自密封辐照松弛组件的盒盖和盒体内，将通气螺栓部分旋入在盒盖、盒体内，使通气孔A暴露在盒体外，自密封辐照松弛组件与通气孔A连通，且向自密封辐照松弛组件内充入惰性气体，尔后使自密封辐照松弛组件与通气孔A脱离，螺栓自动旋入旋出与气体交换系统将通气螺栓全部旋入至盒盖、盒体内；
步骤6、水平直线运动滑块带动自密封辐照松弛组件运动至步骤1前的位置，将自密封辐照松弛组件从水平直线运动滑块上取下，完成对辐照松弛样品的行程扩展自密封辐照松弛全自动检测。
本发明具有以下优点：
(1)本发明能够实现材料辐照松弛特性的全自动检测。现有辐照松弛检测装置及方法未能解决材料辐照松弛特性的全自动化检测问题；本发明提出基于应力法原理的辐照松弛特性全自动检测解决方案，对辐照松弛样品在特定弯曲状态下的最大内应力进行全自动测量，并最终得到辐照松弛样品在不同辐照条件下的松弛特性；解决了现有技术未能解决材料辐照松弛特性的全自动化检测的问题。这是本发明区别于现有技术的创新点之一。
(2)本发明能够实现材料辐照松弛特性的高精度测量。通过对辐照松弛测量解决方案进行行程扩展，辐照松弛样品在盒体内从两点支撑四点下压状态变成新的两点支撑两点下压状态的过程中力测量系统采集的被测量的点数足够多，保证数据处理的准确性，进而保证测量的准确性、重复性、稳定性。这是本发明区别于现有技术的创新点之二。
(3)本发明能够实现辐照送松弛检测前后的自动化惰性气体保护。现有的辐照松弛检测结构需整体置于惰性气体环境下，无法实现气体保护的自动化；本发明提出的辐照松弛检测解决方案，只需要辐照松弛样品放置在空间较小的辐照松弛装置内部，且辐照松弛装置内部处于惰性气体环境下，即可保证辐照松弛样品受到辐照时化学性质的稳定性；解决了现有技术无法完成自动化气体保护的问题。这是本发明区别于现有技术的创新点之三。
附图说明
图1是二维行程扩展自密封辐照松弛全自动检测装置总体结构示意图；
图2是压力测量系统结构示意图；
图3是压力测量机构结构示意图；
图4是自密封辐照松弛组件结构示意图；
图5是通气螺栓结构示意图；
图6是辐照松弛样品两点支撑两点下压示意图；
图7是辐照松弛样品两点支撑四点下压示意图。
图中件号说明：1、隔振台架；1.1、高平面度台板；1.2、高强度支架；1.3、高性能隔振器；2、X向运动导轨组件；3、压力测量系统；3.1、定位架；3.2、精密直线运动滑轨；3.3、安装板；3.4、辐射屏蔽壳体；3.5、压力测量机构；3.5.1、平座板；3.5.2、精密拉力弹簧；3.5.3、垂直直线运动滑块；3.5.4、高精度力传感器；3.5.5、精密压头；3.5.6、导向控制立柱；4、支架；5、水平直线运动滑块；6、自密封辐照松弛组件；6.1、盒盖；6.2、密封垫A；6.3、盒体；6.4、密封垫B；6.5、端盖；6.6、锁紧螺栓B；6.7、锁紧螺栓A；6.8、通气螺栓；6.8.1、通气孔A；6.8.2、通气孔B；6.8.3、T字形气道；6.8.4、螺栓主体；6.9、辐照松弛样品；7、盒盖抓取组件；8、螺栓自动旋入旋出与气体交换系统；9、Y向运动导轨组件；h、辐照松弛样品厚度；L、两内支撑点之间的距离；A、精密压头两端距离；F、精密压头压力值。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施方案进行详细描述。
实施例一
二维行程扩展自密封辐照松弛全自动检测装置，包括隔振台架1、X向运动导轨组件2、 Y向运动导轨组件9、水平直线运动滑块5、盒盖抓取组件7和螺栓自动旋入旋出与气体交换系统8；所述隔振台架1由高平面度台板1.1、高强度支架1.2和高性能隔振器1.3装配构成，在所述高强度支架1.2的上部支撑安装高性能隔振器1.3，在所述高性能隔振器1.3的上端部安装高平面度台板1.1；在隔振台架1上固装X向运动导轨组件2，Y向运动导轨组件9可沿 X向往复运动地配装在X向运动导轨组件2上，在所述Y向运动导轨组件9上可沿Y向往复运动地安装水平直线运动滑块5，在所述水平直线运动滑块5上固装自密封辐照松弛组件6，在所述隔振台架1上依次固装压力测量系统3和支架4，在所述支架4的同一侧面上沿Y向依次安装盒盖抓取组件7和螺栓自动旋入旋出与气体交换系统8，所述压力测量系统3、盒盖抓取组件7和螺栓自动旋入旋出与气体交换系统8位于自密封辐照松弛组件6的上方。
所述压力测量系统3包括系统架3.1、精密直线运动滑轨3.2、安装板3.3、辐射屏蔽壳体 3.4和压力测量机构3.5；在所述系统架3.1上沿竖直方向可上下移动地安装精密直线运动滑轨3.2，安装板3.3固装在精密直线运动滑轨3.2上，在安装板3.3的下端部配装压力测量机构3.5和辐射屏蔽壳体3.4，所述辐射屏蔽壳体3.4位于压力测量机构3.5的四周外侧部将压力测量机构3.5包围；所述压力测量机构3.5由平座板3.5.1、精密拉力弹簧3.5.2、垂直直线运动滑块3.5.3、高精度力传感器3.5.4、精密压头3.5.5和导向控制立柱3.5.6构成；所述平座板3.5.1固装在安装板3.3下端部，在所述平座板3.5.1下端部相互对称地安装导向控制立柱 3.5.6，垂直直线运动滑块3.5.3可上下往复移动地安装在相互对称配置的导向控制立柱3.5.6 之间的部位上，精密拉力弹簧3.5.2配置在平座板3.5.1的下方与垂直直线运动滑块3.5.3的上方之间部位处，所述精密拉力弹簧3.5.2的上端和下端分别与平座板3.5.1和垂直直线运动滑块3.5.3固定连接，将垂直直线运动滑块3.5.3弹性吊装在平座板3.5.1上，在所述垂直直线运动滑块3.5.3的下端面上安装高精度力传感器3.5.4，在所述高精度力传感器3.5.4的下端面上安装精密压头3.5.5。
所述自密封辐照松弛组件6的结构是：在盒体6.3内以两点支撑两点下压方式安装辐照松弛样品6.9，在盒体6.3的上端部从下至上依次配置密封垫A6.2和盒盖6.1，通过锁紧螺栓 A6.7和通气螺栓6.8将盒盖6.1固装在盒体6.3上端面上，在所述盒体6.3的两侧端面上通过锁紧螺栓B6.6固装端盖6.5，密封垫B6.4配置在盒体6.3两端面与端盖6.5之间部位上；在所述通气螺栓6.8的螺栓主体6.8.4内设置T字形气道6.8.3，在所述螺栓主体6.8.4的侧部和底端分别设置通气孔A6.8.1和通气孔B6.8.2，所述通气孔A6.8.1和通气孔B6.8.2分别与T 字形气道6.8.3连通。
实施例二
二维行程扩展自密封辐照松弛全自动检测方法，步骤是：
步骤1、将自密封辐照松弛组件6固装在水平直线运动滑块5上，通过Y向运动导轨组件9在X向运动导轨组件2上的X向运动和水平直线运动滑块5在Y向运动导轨组件9上的Y向运动，带动自密封辐照松弛组件6运动至螺栓自动旋入旋出与气体交换系统8处，通过螺栓自动旋入旋出与气体交换系统8将锁紧螺栓A和通气螺栓6.8从自密封辐照松弛组件 6的盒体6.3、盒盖6.1上旋出；
步骤2、在Y向运动导轨组件9上由水平直线运动滑块5带动自密封辐照松弛组件6一并运动至盒盖抓取组件7处，将盒盖6.1从自密封辐照松弛组件6上取下；
步骤3、再通过Y向运动导轨组件9在X向运动组件和水平直线运动滑块5在Y向运动导轨组件9上的Y向运动，由水平直线运动滑块5带动无盒盖6.1的自密封辐照松弛组件6 运动至压力测量系统3部位处，按下述方法对自密封辐照松弛组件6内的辐照松弛样品6.9 松弛情况进行测量：
A、精密直线运动滑轨3.2带动压力测量机构3.5下降，精密压头3.5.5逐渐接近辐照松弛样品6.9，此时精密拉力弹簧3.5.2因吊挂垂直直线运动滑块产生的伸长量固定，在此过程中分析压力测量机构3.5中的精密压头3.5.5位移、受力和精密拉力弹簧3.5.2拉伸情况；
B、精密直线运动滑轨3.2带动压力测量机构3.5继续下降，精密压头3.5.5与辐照松弛样品6.9发生虚接触，样品即将由两点支撑两点下压状态变为两点支撑四点下压状态，精密拉力弹簧3.5.2即将回缩，伸长量即将变小，在此过程中分析精密压头3.5.5位移、受力和精密拉力弹簧3.5.2拉伸情况；
C、精密直线运动滑轨3.2带动压力测量机构3.5继续下降，当精密压头3.5.5对辐照松弛样品6.9产生下压，使辐照松弛样品6.9处于两点支撑四点下压状态时，分析精密压头3.5.5 位移、受力和精密拉力弹簧3.5.2拉伸情况；
D、精密直线运动滑轨3.2带动压力测量机构3.5继续下降，在保证辐照松弛样品6.9的最大内应力不超过其屈服强度时停止压力测量机构3.5的下降，在此过程中辐照松弛样品6.9 由两点支撑四点下压状态变为新的两点支撑两点下压状态，分析精密压头3.5.5位移、受力和精密拉力弹簧3.5.2拉伸情况；
E、精密直线运动滑轨3.2带动压力测量机构3.5上升，恢复到步骤A前的状态，在此过程中分析精密压头3.5.5位移、受力和精密拉力弹簧3.5.2拉伸情况；
F、根据精密压头3.5.5位移、受力和精密拉力弹簧3.5.2拉伸情况，计算辐照松弛样品 6.9的内应力变化情况，并计算出辐照松弛样品6.9从两点支撑四点下压状态变成新的两点支撑两点下压状态时的最大内应力值，即可计算得出在不同辐照条件下样品的辐照松弛量；
步骤4、在X向运动导轨组件2和Y向运动导轨组件9带动下，由水平直线运动滑块5带动自密封辐照松弛组件6一起运动至盒盖抓取组件7处，将盒盖6.1安装回自密封辐照松弛组件6的盒体6.3上；
步骤5、由X向运动导轨组件2和Y向运动导轨组件9通过水平直线运动滑块5带动自密封辐照松弛组件6运动至螺栓自动旋入旋出与气体交换系统8处，将锁紧螺栓A全部旋入自密封辐照松弛组件6的盒盖6.1和盒体6.3内，将通气螺栓6.8部分旋入在盒盖6.1、盒体6.3内，使通气孔A6.8.1暴露在盒体6.3外，自密封辐照松弛组件6与通气孔A6.8.1连通，且向自密封辐照松弛组件6内充入惰性气体，尔后使自密封辐照松弛组件6与通气孔A6.8.1脱离，螺栓自动旋入旋出与气体交换系统8将通气螺栓6.8全部旋入至盒盖6.1、盒体6.3内；
步骤6、水平直线运动滑块5带动自密封辐照松弛组件6运动至步骤1前的位置，将自密封辐照松弛组件6从水平直线运动滑块5上取下，完成对辐照松弛样品6.9的行程扩展自密封辐照松弛全自动检测。
检测中，精密压头位移、受力测量，包括精密拉力弹簧3.5.2对垂直直线运动滑块3.5.3 和精密压头3.5.5施加竖直向上的拉力FT，精密压头3.5.5在与辐照松弛样品6.9进行接触时受辐照松弛样品6.9施加竖直向上的支持力FN；精密压头3.5.5在竖直向下匀速直线运动的过程中，垂直直线运动滑块3.5.3、高精度力传感器3.5.4和精密压头3.5.5三个部件构成的整体受力平衡，即所受重力G＝FT+FN；由于FT的存在，FN会随着精密压头3.5.5下降位移的变化而变化，这样高精度力传感器3.5.4测量的数值从0变化到G所需要的时间更长，控制压力测量机构3.5下降的电机其运动行程被扩展；压力测量系统3对被测量的采集频率是固定的，这样在精密压头3.5.5从与辐照松弛样品6.9接触至使得辐照松弛样品6.9在盒体6.3内发生“两点支撑两点下压-两点支撑四点下压-新的两点支撑两点下压”状态变化过程中压力测量系统3采集的被测量的点数足够多，保证数据处理的准确性，进而保证测量的准确性、重复性、稳定性。
计算辐照松弛样品在盒体内从两点支撑四点下压状态变成新的两点支撑两点下压状态时最大内应力值，包括：获取辐照松弛样品6.9的厚度h、宽度b、两支撑点之间距离L，精密压头3.5.5两下端之间的距离A，高精度力传感器3.5.4测得的力值F，最大内应力值σ＝3F(A-L)/(bh2)，其中，厚度h、宽度b、两支撑点之间距离L、精密压头之间的距离A的单位为米。
对于两点支撑两点下压和两点支撑四点下压的解释如下：两点支撑两点下压模型如图7 中所示，辐照松弛样品6.9在盒体6.3中放置时，与盒体6.3有四个接触点，位于左右两侧的称为外下压点，位于中间的两个称为内支撑点，辐照松弛样品6.9受到盒体6.3给它的四个作用力，分别对应外下压点和内支撑点称为外下压力和内支撑力；当精密压头3.5.5下降并与辐照松弛样品6.9接触后，继续下压，辐照松弛样品6.9在盒体6.3内变成如图7所示的两点支撑四点下压状态。精密压头3.5.5对辐照松弛样品6.9的压力逐渐增大，外下压力逐渐变小；当外下压力变小为零时，辐照松弛样品6.9与外下压点变为虚接触，此时，精密压头3.5.5和辐照松弛样品6.9接触的位置可以视作新的“外下压点”，使得辐照松弛样品6.9处于了新的两点支撑两点下压状态。
计算在某种辐照条件下辐照松弛样品6.9松弛量的方法包括以下步骤：
步骤1、获取辐照松弛样品6.9在常温未被辐照的情况下，在盒体6.3内从两点支撑四点下压状态变成新的两点支撑两点下压状态时的最大内应力值σ0；
步骤2、获取辐照松弛样品6.9在常温并受到某种辐照的情况下，在盒体6.3内从两点支撑四点下压状态变成新的两点支撑两点下压状态时的最大内应力值σ；
步骤3、某种辐照条件下辐照松弛样品6.9松弛量η＝|(σ-σ0)/σ0|×100％。
通过采用上述实施方式，能够实现对材料本身辐照松弛特性的检测，将辐照松弛样品6.9 放入自密封的辐照松弛装置中，并将装置安放在辐照松弛装置固定与带动装置上，由运动导向组件带动其分别到达螺栓自动旋入旋出与气体交换系统8、盒盖抓取组件7处以及压力测量系统3处，然后利用应力法原理可以实现对材料本身辐照松弛特性的检测，对辐照松弛样品6.9在特定弯曲状态下的最大内应力进行测量，即将材料制作成形状结构简单的辐照松弛样品6.9，使其在两点支撑两点下压状态下形成类似于梁的物理模型，然后对该模型的形状和受力进行定量分析，进而得到辐照松弛样品6.9在不同辐照条件下的最大内应力值，并最终得到辐照松弛样品6.9在不同辐照条件下的松弛特性；解决了现有技术不能只针对材料本身的辐照松弛特性进行检测的问题，同时可以重复使用辐照松弛样品6.9，且达到了高准确度、高重复性和高稳定性，实现辐照松弛特性高精度检测。
本发明通过合理设计辐照松弛检测解决方案，提高测量数据的有效性和准确性。通过控制压力测量机构3.5下降的电机其运动行程被扩展，辐照松弛样品6.9在盒体6.3内发生“两点支撑两点下压-两点支撑四点下压-新的两点支撑两点下压”状态变化过程中压力测量系统3 采集的被测量的点数足够多，保证数据处理的准确性，进而保证测量的准确性、重复性、稳定性。
本发明通过合理设计一维行程扩展自密封辐照松弛全自动检测装置及方法，能够实现内部气体的自动交换和自密封。现有辐照松弛样品6.9的检测结构需整体置于惰性气体环境下，浪费惰性气体资源；本测量装置通过通气螺栓6.8的设计，实现只需要辐照松弛样品放置在空间较小的自密封辐照松弛组件6内部，且自密封辐照松弛组件6内部处于惰性气体环境下，即可保证辐照松弛样品6.9受到辐照时化学性质的稳定性，解决了现有技术无法自动化气体保护的问题。
Claims (4)
1.二维行程扩展自密封辐照松弛全自动检测装置，包括隔振台架(1)、X向运动导轨组件(2)、Y向运动导轨组件(9)、水平直线运动滑块(5)、盒盖抓取组件(7)和螺栓自动旋入旋出与气体交换系统(8)；所述隔振台架(1)由高平面度台板(1.1)、高强度支架(1.2)和高性能隔振器(1.3)装配构成，在所述高强度支架(1.2)的上部支撑安装高性能隔振器(1.3)，在所述高性能隔振器(1.3)的上端部安装高平面度台板(1.1)；其特征在于：在隔振台架(1)上固装X向运动导轨组件(2)，Y向运动导轨组件(9)可沿X向往复运动地配装在X向运动导轨组件(2)上，在所述Y向运动导轨组件(9)上可沿Y向往复运动地安装水平直线运动滑块(5)，在所述水平直线运动滑块(5)上固装自密封辐照松弛组件(6)，在所述隔振台架(1)上依次固装压力测量系统(3)和支架(4)，在所述支架(4)的同一侧面上沿Y向依次安装盒盖抓取组件(7)和螺栓自动旋入旋出与气体交换系统(8)，所述压力测量系统(3)、盒盖抓取组件(7)和螺栓自动旋入旋出与气体交换系统(8)位于自密封辐照松弛组件(6)的上方。
2.根据权利要求1所述的二维行程扩展自密封辐照松弛全自动检测装置，其特征在于：所述压力测量系统(3)包括系统架(3.1)、精密直线运动滑轨(3.2)、安装板(3.3)、辐射屏蔽壳体(3.4)和压力测量机构(3.5)；在所述系统架(3.1)上沿竖直方向可上下移动地安装精密直线运动滑轨(3.2)，安装板(3.3)固装在精密直线运动滑轨(3.2)上，在安装板(3.3)的下端部配装压力测量机构(3.5)和辐射屏蔽壳体(3.4)，所述辐射屏蔽壳体(3.4)位于压力测量机构(3.5)的四周外侧部将压力测量机构(3.5)包围；所述压力测量机构(3.5)由平座板(3.5.1)、精密拉力弹簧(3.5.2)、垂直直线运动滑块(3.5.3)、高精度力传感器(3.5.4)、精密压头(3.5.5)和导向控制立柱(3.5.6)构成；所述平座板(3.5.1)固装在安装板(3.3)下端部，在所述平座板(3.5.1)下端部相互对称地安装导向控制立柱(3.5.6)，垂直直线运动滑块(3.5.3)可上下往复移动地安装在相互对称配置的导向控制立柱(3.5.6)之间的部位上，精密拉力弹簧(3.5.2)配置在平座板(3.5.1)的下方与垂直直线运动滑块(3.5.3)的上方之间部位处，所述精密拉力弹簧(3.5.2)的上端和下端分别与平座板(3.5.1)和垂直直线运动滑块(3.5.3)固定连接，将垂直直线运动滑块(3.5.3)弹性吊装在平座板(3.5.1)上，在所述垂直直线运动滑块(3.5.3)的下端面上安装高精度力传感器(3.5.4)，在所述高精度力传感器(3.5.4)的下端面上安装精密压头(3.5.5)。
3.根据权利要求1所述的二维行程扩展自密封辐照松弛全自动检测装置，其特征在于：所述自密封辐照松弛组件(6)的结构是：在盒体(6.3)内以两点支撑两点下压方式安装辐照松弛样品(6.9)，在盒体(6.3)的上端部从下至上依次配置密封垫A(6.2)和盒盖(6.1)，通过锁紧螺栓A(6.7)和通气螺栓(6.8)将盒盖(6.1)固装在盒体(6.3)上端面上，在所述盒体(6.3)的两侧端面上通过锁紧螺栓B(6.6)固装端盖(6.5)，密封垫B(6.4)配置在盒体(6.3)两端面与端盖(6.5)之间部位上；在所述通气螺栓(6.8)的螺栓主体(6.8.4)内设置T字形气道(6.8.3)，在所述螺栓主体(6.8.4)的侧部和底端分别设置通气孔A(6.8.1)和通气孔B(6.8.2)，所述通气孔A(6.8.1)和通气孔B(6.8.2)分别与T字形气道(6.8.3)连通。
4.二维行程扩展自密封辐照松弛全自动检测方法，其特征在于：所述方法步骤是：
步骤1、将自密封辐照松弛组件固装在水平直线运动滑块上，通过Y向运动导轨组件在X向运动导轨组件上的X向运动和水平直线运动滑块在Y向运动导轨组件上的Y向运动，带动自密封辐照松弛组件运动至螺栓自动旋入旋出与气体交换系统处，通过螺栓自动旋入旋出与气体交换系统将锁紧螺栓A和通气螺栓从自密封辐照松弛组件的盒体、盒盖上旋出；
步骤2、在Y向运动导轨组件上由水平直线运动滑块带动自密封辐照松弛组件一并运动至盒盖抓取组件处，将盒盖从自密封辐照松弛组件上取下；
步骤3、通过Y向运动导轨组件在X向运动组件和水平直线运动滑块在Y向运动导轨组件上的Y向运动，由水平直线运动滑块带动无盒盖的自密封辐照松弛组件运动至压力测量系统部位处，按下述方法对自密封辐照松弛组件内的辐照松弛样品松弛情况进行测量：
A、精密直线运动滑轨带动压力测量机构下降，精密压头逐渐接近辐照松弛样品，此时精密拉力弹簧因吊挂垂直直线运动滑块产生的伸长量固定，在此过程中分析压力测量机构中的精密压头位移、受力和精密拉力弹簧拉伸情况；
B、精密直线运动滑轨带动压力测量机构继续下降，精密压头与辐照松弛样品发生虚接触，样品即将由两点支撑两点下压状态变为两点支撑四点下压状态，精密拉力弹簧即将回缩，伸长量即将变小，在此过程中分析精密压头位移、受力和精密拉力弹簧拉伸情况；
C、精密直线运动滑轨带动压力测量机构继续下降，当精密压头对辐照松弛样品产生下压，使辐照松弛样品处于两点支撑四点下压状态时，分析精密压头位移、受力和精密拉力弹簧拉伸情况；
D、精密直线运动滑轨带动压力测量机构继续下降，在保证辐照松弛样品的最大内应力不超过其屈服强度时停止压力测量机构的下降，在此过程中辐照松弛样品由两点支撑四点下压状态变为新的两点支撑两点下压状态，分析精密压头位移、受力和精密拉力弹簧拉伸情况；
E、精密直线运动滑轨带动压力测量机构上升，恢复到步骤A前的状态，在此过程中分析精密压头位移、受力和精密拉力弹簧拉伸情况；
F、根据精密压头位移、受力和精密拉力弹簧拉伸情况，计算辐照松弛样品的内应力变化情况，并计算出辐照松弛样品从两点支撑四点下压状态变成新的两点支撑两点下压状态时的最大内应力值，即可计算得出在不同辐照条件下样品的辐照松弛量；
步骤4、在X向运动导轨组件和Y向运动导轨组件带动下，由水平直线运动滑块带动自密封辐照松弛组件一起运动至盒盖抓取组件处，将盒盖安装回自密封辐照松弛组件的盒体上；
步骤5、由X向运动导轨组件和Y向运动导轨组件通过水平直线运动滑块带动自密封辐照松弛组件运动至螺栓自动旋入旋出与气体交换系统处，将锁紧螺栓A全部旋入自密封辐照松弛组件的盒盖和盒体内，将通气螺栓部分旋入在盒盖、盒体内，使通气孔A暴露在盒体外，自密封辐照松弛组件与通气孔A连通，且向自密封辐照松弛组件内充入惰性气体，尔后使自密封辐照松弛组件与通气孔A脱离，螺栓自动旋入旋出与气体交换系统将通气螺栓全部旋入至盒盖、盒体内；
步骤6、水平直线运动滑块带动自密封辐照松弛组件运动至步骤1前的位置，将自密封辐照松弛组件从水平直线运动滑块上取下，完成对辐照松弛样品的行程扩展自密封辐照松弛全自动检测。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114354384A (zh) * | 2022-01-05 | 2022-04-15 | 哈尔滨工业大学 | 一维自密封辐照松弛全自动检测装置及方法 |
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| CN115112491A (zh) * | 2022-01-05 | 2022-09-27 | 哈尔滨工业大学 | 二维行程扩展辐照松弛全自动检测装置及方法 |
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