用于500-4.2k材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于500-4.2K材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測試系統(tǒng)，由靜態(tài)力學(xué)測試系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)和液氮/液氦杜瓦容器組成；靜態(tài)力學(xué)測試系統(tǒng)由杜瓦容器和力學(xué)測試系統(tǒng)組成；力學(xué)測試系統(tǒng)的法蘭蓋通過垂向軸套分別與上、下法蘭盤相連，下法蘭盤分布連接測試下夾具的通孔；垂向軸套內(nèi)裝承力軸，其下端與測試上夾具相連，其上端與載荷傳感器連接；控溫系統(tǒng)的電磁閥開關(guān)、熱電偶溫度計(jì)、電輻射加熱板通過導(dǎo)線與溫度控制器電連接；自增壓杜瓦容器內(nèi)液氮/液氦通過輸液管下端霧化噴頭在杜瓦容器內(nèi)霧化；電磁閥開關(guān)控制液氮/液氦流量；具寬溫區(qū)；測試區(qū)精確控溫，杜瓦瓶內(nèi)無漏熱；適于標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)試樣及多種類型靜態(tài)力學(xué)性能測試；安裝方便。
【專利說明】用于500-4.2K材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料的靜態(tài)力學(xué)性能測試系統(tǒng)，特別涉及一種用于500-4.2Κ材料靜態(tài)力學(xué)性能(精確控溫拉伸、壓縮、彎曲、剪切等靜態(tài)力學(xué)性能)連續(xù)控溫測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，材料在不同溫度下的靜態(tài)力學(xué)性能測試，采用的是高溫和低溫分開的力學(xué)測試系統(tǒng)。高溫的測試系統(tǒng)可以進(jìn)行連續(xù)穩(wěn)定的控溫測試，而低溫或超低溫的測試有時難以實(shí)現(xiàn)室溫到4.2Κ的連續(xù)穩(wěn)定精確的控溫。特別是一些特殊材料(衛(wèi)星的太陽能帆板及其它航天材料)需要反復(fù)經(jīng)過高、低溫的循環(huán)冷熱沖擊后，然后在原位進(jìn)行多種類型、不同溫度的力學(xué)性能測試。國內(nèi)目前還沒有實(shí)現(xiàn)500-4.2Κ連續(xù)控溫的多種測試類型的靜態(tài)力學(xué)測試裝置。鑒于此，研究具有連續(xù)、穩(wěn)定、精確控溫的拉伸、壓縮、彎曲、剪切等多種靜態(tài)力學(xué)測試類型的測試裝置顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用于500-4.2Κ材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測試系統(tǒng)，其具有寬的溫度范圍；控溫精確、等溫區(qū)范圍大、溫度梯度??；適用多種材料的拉伸、壓縮、彎曲、剪切等靜態(tài)力學(xué)性能測試；材料標(biāo)準(zhǔn)試樣或非標(biāo)準(zhǔn)試樣均可進(jìn)行測試；杜瓦瓶內(nèi)控溫?zé)o漏熱；安裝方便的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]本發(fā)明提供的用于500-4.2Κ材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測試系統(tǒng)，其由靜態(tài)力學(xué)測試系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)和液氮/液氦杜瓦容器組成；
[0006]所述靜態(tài)力學(xué)測試系統(tǒng)由一個不銹鋼杜瓦容器和一套力學(xué)測試系統(tǒng)組成；所述不銹鋼杜瓦容器具有多層絕熱層；所述力學(xué)測試系統(tǒng)包括:水平上法蘭盤、水平下法蘭盤和水平法蘭蓋和垂向軸套；所述垂向軸套由上至下依次連接所述水平上法蘭盤中心孔、水平法蘭蓋中心孔及水平下法蘭盤中心孔；所述水平上法蘭盤與試驗(yàn)機(jī)橫梁相連接；所述水平法蘭蓋上設(shè)有以圓心為對稱點(diǎn)分布在其邊緣的8-12個通孔；該8-12個通孔通過螺釘將所述水平法蘭蓋固定在不銹鋼杜瓦容器上端；所述水平下法蘭盤密封在不銹鋼杜瓦容器內(nèi)；處于不銹鋼杜瓦容器內(nèi)的水平下法蘭盤與水平法蘭蓋之間的垂向軸套裝有多層水平熱輻射屏；所述垂向軸套內(nèi)裝于承力軸，所述承力軸上端穿出水平上法蘭盤中心孔與載荷傳感器相連接；所述承力軸下端穿出水平下法蘭盤中心孔與力學(xué)測試上夾具相連；所述水平下法蘭盤上設(shè)有以圓心為對稱點(diǎn)的2-4個連接通孔，該2-4個連接通孔用以連接力學(xué)測試下夾具；所述水平下法蘭盤靠近其邊緣以圓心為對稱點(diǎn)設(shè)有兩個排氣通孔；所述水平法蘭蓋上還設(shè)有裝有排氣管的排氣孔、電信號導(dǎo)線傳輸通孔、熱電偶溫度計(jì)連接通孔和輸液通孔；
[0007]所述控溫系統(tǒng)由溫度控制器、功率可調(diào)的矩形電加熱輻射板、熱電偶溫度計(jì)和電磁閥開關(guān)；[0008]所述控溫系統(tǒng)的一條控制導(dǎo)線連接所述電磁閥開關(guān)以控制電磁閥開關(guān)的開關(guān)；所述電磁閥開關(guān)裝在所述水平法蘭蓋上的排氣管上；所述電磁閥開關(guān)用以調(diào)節(jié)不銹鋼杜瓦容器內(nèi)氣體的壓力；
[0009]所述控溫系統(tǒng)的另一條控制導(dǎo)線穿過所述電信號導(dǎo)線傳輸通孔連接所述矩形電加熱輻射板，以控制矩形電加熱輻射板的加熱；所述矩形電加熱輻射板裝于所述水平下法蘭盤下端面上，并位于承力軸下端兩側(cè)壁外；
[0010]所述溫度控制器的控溫導(dǎo)線穿過熱電偶溫度計(jì)連接通孔與所述熱電偶溫度計(jì)相連并對杜瓦容器內(nèi)進(jìn)行溫度控制；所述熱電偶溫度計(jì)裝在杜瓦容器之內(nèi)的水平下法蘭盤下端面上；
[0011]所述液氮/液氦杜瓦容器內(nèi)裝液氮/液氦；其上端輸液管穿過所述輸液通孔與霧化噴頭相連通；所述霧化噴頭位于所述杜瓦容器內(nèi)的所述水平下法蘭盤下方。
[0012]所述霧化噴頭上端帶有螺紋與所述輸液管螺紋連接，下端面是帶有多個小通孔的不銹鋼圓管。所述液氮/液氦杜瓦容器為自增壓杜瓦容器。
[0013]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)具有如下:
[0014]本發(fā)明的用于500-4.2K材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測試系統(tǒng)適用于寬的溫度范圍(500 - 4.2K);可以實(shí)現(xiàn)精確控溫，整個測試區(qū)域溫度梯度小，等溫區(qū)范圍大；適用于多種材料的拉伸、壓縮、彎曲、剪切等靜態(tài)力學(xué)性能測試；標(biāo)準(zhǔn)試樣或非標(biāo)準(zhǔn)試樣均可進(jìn)行測試；杜瓦瓶內(nèi)控溫?zé)o漏熱；且安裝方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1:本發(fā)明的用于500-4.2K材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2:液氮/液氦杜瓦容器3內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面通過附圖及實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明:
[0018]圖1為本發(fā)明的用于500-4.2K材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為力學(xué)測試系統(tǒng)10結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知，本發(fā)明提供的用于500-4.2K材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測試系統(tǒng)，其由靜態(tài)力學(xué)測試系統(tǒng)1、控溫系統(tǒng)2和液氮/液氦杜瓦容器3組成；
[0019]所述靜態(tài)力學(xué)測試系統(tǒng)I由一個不銹鋼杜瓦容器11和一套力學(xué)測試系統(tǒng)10組成；
[0020]所述不銹鋼杜瓦容器11具有多層絕熱層；
[0021]所述力學(xué)測試系統(tǒng)10包括:水平上法蘭盤14、水平下法蘭盤15和水平法蘭蓋12和垂向軸套13 ;所述垂向軸套13由上至下依次連接所述水平上法蘭盤14中心孔、水平法蘭蓋12中心孔及水平下法蘭盤15中心孔；所述水平上法蘭盤14與試驗(yàn)機(jī)橫梁相連接；
[0022]所述水平法蘭蓋12上設(shè)有以圓心為對稱點(diǎn)分布在其邊緣的8-12個通孔126 ;該8-12個通孔126通過螺釘將所述水平法蘭蓋12固定在不銹鋼杜瓦容器11上端；
[0023]所述水平下法蘭盤15密封在不銹鋼杜瓦容器11內(nèi)；處于不銹鋼杜瓦容器11內(nèi)的水平下法蘭盤15與水平法蘭蓋12之間的垂向軸套13裝有多層水平熱輻射屏16 ;所述垂向軸套13內(nèi)裝于承力軸19，所述承力軸19上端穿出水平上法蘭盤14中心孔與載荷傳感器相連接；所述承力軸19下端穿出水平下法蘭盤15中心孔與力學(xué)測試上夾具155相連；
[0024]所述水平下法蘭盤15上設(shè)有以圓心為對稱點(diǎn)的2-4個連接通孔151，該2_4個連接通孔151用以連接力學(xué)測試下夾具154 ;所述水平下法蘭盤15靠近其邊緣以圓心為對稱點(diǎn)設(shè)有兩個排氣通孔152 ;所述水平法蘭蓋12上還設(shè)有裝有排氣管121的排氣孔、電信號導(dǎo)線傳輸通孔123、熱電偶溫度計(jì)連接通孔124和輸液通孔125 ；
[0025]所述控溫系統(tǒng)2由溫度控制器21、功率可調(diào)的矩形電加熱輻射板18、熱電偶溫度計(jì)22和電磁閥開關(guān)122 ；
[0026]所述控溫系統(tǒng)2的一條控制導(dǎo)線連接所述電磁閥開關(guān)122以控制電磁閥開關(guān)122的開關(guān)；所述電磁閥開關(guān)122裝在所述水平法蘭蓋12上的排氣管121上；所述電磁閥開關(guān)122用以調(diào)節(jié)不銹鋼杜瓦容器11內(nèi)氣體的壓力；
[0027]所述控溫系統(tǒng)2的另一條控制導(dǎo)線穿過所述電信號導(dǎo)線傳輸通孔123連接所述矩形電加熱輻射板18，以控制矩形電加熱輻射板18的加熱；所述矩形電加熱輻射板18裝于所述水平下法蘭盤15下端面上，并位于承力軸19下端兩側(cè)壁外；
[0028]所述溫度控制器21的控溫導(dǎo)線穿過熱電偶溫度計(jì)連接通孔124與所述熱電偶溫度計(jì)22相連并對杜瓦容器內(nèi)進(jìn)行溫度控制；所述熱電偶溫度計(jì)22裝在杜瓦容器之內(nèi)的水平下法蘭盤15下端面上；
[0029]所述液氮/液氦杜瓦容器3內(nèi)裝液氮(液氦);其上端輸液管17穿過所述輸液通孔125與霧化噴頭171相連通；所述霧化噴頭171位于所述杜瓦容器內(nèi)的所述水平下法蘭盤15下方。
[0030]所述霧化噴頭上端帶有螺紋與所述輸液管螺紋連接，下端面是帶有多個小通孔的不銹鋼圓管。所述液氮/液氦杜瓦容器為自增壓杜瓦容器。
[0031]本發(fā)明的用于500-4.2K材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測試系統(tǒng)的所有零部件均為不銹鋼或低溫鋼材料制作。
[0032]試驗(yàn)時，將本發(fā)明的用于500-4.2K材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測試系統(tǒng)通過力學(xué)測試系統(tǒng)10的上法蘭盤14與萬能材料試驗(yàn)機(jī)的橫梁固定，承力軸19與WD — IOA或Instron5882的載荷傳感器連接；承力軸19下端與拉伸、壓縮、彎曲、剪切等不同力學(xué)測試上夾具155連接；力學(xué)測試下夾具154通過下法蘭盤15上的2-4個通孔151連接；試樣4的兩端與測試上夾具155、測試下夾具154連接；液氮/液氦輸液管17與霧化噴頭171相連，霧化噴頭171穿進(jìn)不銹鋼杜瓦容器11內(nèi)部的下法蘭盤15 ;輸液管17的另一端頭與液氮/液氦杜瓦容器3連接；電磁閥開關(guān)122、熱電偶溫度計(jì)22、電加熱輻射板18分別與溫度控制器21電連接；控溫過程中電磁閥開關(guān)122根據(jù)溫度控制器21反饋的熱電偶溫度計(jì)22控溫點(diǎn)的信息自動開閉，調(diào)節(jié)不銹鋼杜瓦容器11內(nèi)的壓力來決定霧化噴頭171的液氮/液氦霧化噴入量；液氮/液氦杜瓦容器3通過自增壓的功能調(diào)節(jié)自身內(nèi)部的壓力，促使液氮/液氦的噴入；電加熱輻射板18會根據(jù)溫度控制器22反饋的信息進(jìn)行加熱控溫；整個試樣4所處的控溫區(qū)域溫度的梯度較小，控溫精確，控溫范圍大；通過計(jì)算機(jī)控制測試下夾具154向上或向下運(yùn)行完成試樣4所進(jìn)行的測試；整個力學(xué)測試均在密閉的不銹鋼杜瓦容器11內(nèi)完成。
【權(quán)利要求】
1.一種用于500-4.2K材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測試系統(tǒng)，其由靜態(tài)力學(xué)測試系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)和液氮/液氦杜瓦容器組成； 所述靜態(tài)力學(xué)測試系統(tǒng)由一個不銹鋼杜瓦容器和一套力學(xué)測試系統(tǒng)組成；所述不銹鋼杜瓦容器具有多層絕熱層；所述力學(xué)測試系統(tǒng)包括:水平上法蘭盤、水平下法蘭盤和水平法蘭蓋和垂向軸套；所述垂向軸套由上至下依次連接所述水平上法蘭盤中心孔、水平法蘭蓋中心孔及水平下法蘭盤中心孔；所述水平上法蘭盤與試驗(yàn)機(jī)橫梁相連接；所述水平法蘭蓋上設(shè)有以圓心為對稱點(diǎn)分布在其邊緣的8-12個通孔；該8-12個通孔通過螺釘將所述水平法蘭蓋固定在不銹鋼杜瓦容器上端；所述水平下法蘭盤密封在不銹鋼杜瓦容器內(nèi)；處于不銹鋼杜瓦容器內(nèi)的水平下法蘭盤與水平法蘭蓋之間的垂向軸套裝有多層水平熱輻射屏；所述垂向軸套內(nèi)裝于承力軸，所述承力軸上端穿出水平上法蘭盤中心孔與載荷傳感器相連接；所述承力軸下端穿出水平下法蘭盤中心孔與力學(xué)測試上夾具相連；所述水平下法蘭盤上設(shè)有以圓心為對稱點(diǎn)的2-4個連接通孔，該2-4個連接通孔用以連接力學(xué)測試下夾具；所述水平下法蘭盤靠近其邊緣以圓心為對稱點(diǎn)設(shè)有兩個排氣通孔；所述水平法蘭蓋上還設(shè)有裝有排氣管的排氣孔、電信號導(dǎo)線傳輸通孔、熱電偶溫度計(jì)連接通孔和輸液通孔； 所述控溫系統(tǒng)由溫度控制器、功率可調(diào)的矩形電加熱輻射板、熱電偶溫度計(jì)和電磁閥開關(guān); 所述控溫系統(tǒng)的一條控制導(dǎo)線連接所述電磁閥開關(guān)以控制電磁閥開關(guān)的開關(guān)；所述電磁閥開關(guān)裝在所述水平法蘭蓋上的排氣管上；所述電磁閥開關(guān)用以調(diào)節(jié)不銹鋼杜瓦容器內(nèi)氣體的壓力； 所述控溫系統(tǒng)的另一條控制導(dǎo)線穿過所述電信號導(dǎo)線傳輸通孔連接所述矩形電加熱輻射板，以控制矩形電加熱輻射板的加熱；所述矩形電加熱輻射板裝于所述水平下法蘭盤下端面上，并位于承力軸下端兩側(cè)壁外； 所述溫度控制器的控溫導(dǎo)線穿過熱電偶溫度計(jì)連接通孔與所述熱電偶溫度計(jì)相連并對杜瓦容器內(nèi)進(jìn)行溫度控制；所述熱電偶溫度計(jì)裝在杜瓦容器之內(nèi)的水平下法蘭盤下端面上； 所述液氮/液氦杜瓦容器內(nèi)裝液氮/液氦；其上端輸液管穿過所述輸液通孔與霧化噴頭相連通；所述霧化噴頭位于所述杜瓦容器內(nèi)的所述水平下法蘭盤下方。
2.按權(quán)利要求1所述的用于500-4.2K材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測試系統(tǒng)，其特征在于，所述霧化噴頭上端帶有螺紋與所述輸液管螺紋連接，下端面是帶有多個小通孔的不銹鋼圓管。
3.按權(quán)利要求1所述的用于500-4.2K材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測試系統(tǒng)，其特征在于，所述液氮/液氦杜瓦容器為自增壓杜瓦容器。
【文檔編號】G01N3/00GK103808560SQ201210452610
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月12日
【發(fā)明者】付紹云, 渠成兵, 肖紅梅, 趙立中 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所