一種在介質(zhì)環(huán)境中直接測量試樣應(yīng)變的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及應(yīng)變測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在介質(zhì)環(huán)境中直接測量試樣應(yīng)變的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 核電站壓力容器、一回路主管道等反應(yīng)堆關(guān)鍵部件長期工作在高溫高壓水介質(zhì)及 交變載荷的環(huán)境中可發(fā)生腐蝕疲勞失效，因此需要開展腐蝕疲勞試驗(yàn)研究。腐蝕疲勞試驗(yàn) 要求樣品在腐蝕介質(zhì)中開展應(yīng)變控制疲勞試驗(yàn)，需要實(shí)時(shí)測量試樣的應(yīng)變。
[0003] 但由于腐蝕介質(zhì)具有高溫、高壓及腐蝕性，無法應(yīng)用常規(guī)的引伸計(jì)來測量試樣的 應(yīng)變，因此試驗(yàn)難度較大。目前常用的方法有:先在非介質(zhì)環(huán)境下（如:室溫空氣下)試驗(yàn)建 立應(yīng)變-試驗(yàn)機(jī)位移的關(guān)系公式，然后通過間接的換算，將測得的位移換算成應(yīng)變;測量試 樣"實(shí)際測量部位"的應(yīng)變，然后再通過在非介質(zhì)環(huán)境下試驗(yàn)建立的關(guān)系公式，將測量的值 換算成"需要測量部位"的應(yīng)變。
[0004] 但間接方法都存在著較大的缺陷，因?yàn)椋簱Q算公式通常通過在非介質(zhì)下的測試數(shù) 據(jù)建立的，將公式應(yīng)用在高溫、高壓或其他腐蝕性介質(zhì)下時(shí)，由于材料自身狀態(tài)及應(yīng)力狀態(tài) 受到改變，因此會(huì)造成不小的計(jì)算誤差;疲勞變形機(jī)制復(fù)雜，在試樣的變形過程中不僅有彈 性變形還有塑性變形，此外疲勞過程還存在循環(huán)硬化/軟化；因此不論是測得的位移值還是 測得的"實(shí)際測量部位"的應(yīng)變，均與"需要測量部位"應(yīng)變無明確的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0005] 鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于，提供一種在介質(zhì)環(huán)境中直接測量試樣應(yīng)變的方法，用以克服 上述技術(shù)缺陷。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，提供一種在介質(zhì)環(huán)境中直接測量 試樣應(yīng)變的方法，其包括：
[0008] 步驟a，對(duì)樣品進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在原樣品的基礎(chǔ)上，在需要測量部位兩端增加兩個(gè) 凸臺(tái)；
[0009] 步驟b，測量兩個(gè)所述凸臺(tái)之間的間距，并將所述樣品固定在牽引裝置上；
[0010] 步驟c，將引導(dǎo)卡具的一端卡接固定在所述凸臺(tái)上，另一端固定剛性的引導(dǎo)桿，并 使所述引導(dǎo)桿與所述樣品平行，將所述引導(dǎo)桿插入位移傳感器中，且插入部分在所述位移 傳感器的測量范圍內(nèi)；
[0011]步驟d，將所述樣品置于介質(zhì)環(huán)境中，啟動(dòng)所述牽引裝置對(duì)所述樣品進(jìn)行牽引，記 錄所述位移傳感器的測量值；
[0012] 步驟e，計(jì)算所述樣品的應(yīng)變絕對(duì)值，并根據(jù)所述樣品被拉伸或被壓縮，確定應(yīng)變 值為正值或負(fù)值。
[0013] 較佳的，所述步驟a中，所述在需要測量部位的兩端增加凸臺(tái)，為對(duì)所述樣品進(jìn)行 加工時(shí)，直接在所述樣品需要測量部位的兩端加工出兩個(gè)所述凸臺(tái)。
[0014] 較佳的，兩個(gè)所述凸臺(tái)與所述樣品是分體的。
[0015] 較佳的，所述步驟b中，兩個(gè)所述凸臺(tái)之間的間距，為一個(gè)所述凸臺(tái)的內(nèi)側(cè)端面與 另一個(gè)所述凸臺(tái)的外側(cè)端面之間的距離。
[0016] 較佳的，所述步驟c中，所述位移傳感器為LVDT位移傳感器。
[0017] 較佳的，所述引導(dǎo)卡具、所述引導(dǎo)桿和所述位移傳感器均有兩個(gè)，分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)所 述凸臺(tái)。
[0018] 較佳的，所述步驟d中，所述位移傳感器的測量值，為一個(gè)所述位移傳感器在所述 樣品被牽引前的讀數(shù)d〇1、在所述樣品被牽引后的讀數(shù)d 〇2,以及另一個(gè)所述位移傳感器在所 述樣品被牽引前的讀數(shù)dt 1、在所述樣品被牽引后的讀數(shù)dt2。
[0019] 較佳的，所述步驟e中，所述應(yīng)變絕對(duì)值的計(jì)算公式為：
[0020]
[0021]式中，s為所述樣品的應(yīng)變絕對(duì)值，d〇1、d〇2分別為一個(gè)位移傳感器在樣品被牽引 前、被牽引后的讀數(shù);dt^dts分別為另一個(gè)位移傳感器在樣品被牽引前、被牽引后的讀數(shù);1 為兩所述凸臺(tái)之間的間距。
[0022]較佳的，所述步驟d中，在所述牽引裝置對(duì)所述樣品進(jìn)行牽引前，將兩個(gè)所述位移 傳感器的讀數(shù)校準(zhǔn)為相同值，并分別記錄兩個(gè)所述位移傳感器在所述樣品被牽引后的讀數(shù) do、dt〇
[0023] 較佳的，所述步驟e中，所述應(yīng)變絕對(duì)值的計(jì)算公式為：
[0024]
[0025]式中，s為所述樣品的應(yīng)變絕對(duì)值，do、dt分別為兩個(gè)位移傳感器在樣品被牽引后 的讀數(shù);1為兩所述凸臺(tái)之間的間距。
[0026] 還提供一種試樣應(yīng)變直接測量裝置，其包括：
[0027] -樣品，該樣品在需要測量部位兩端具有凸臺(tái)；
[0028] -引導(dǎo)件，一端卡接在所述凸臺(tái)上，另一端連接一測量件；
[0029] 所述測量件，與所述引導(dǎo)件的一端連接并測量該端的位移值。
[0030] 較佳的，所述引導(dǎo)件與測量件連接的一端與所述樣品的軸線平行。
[0031] 較佳的，所述測量件為位移傳感器，所述引導(dǎo)件與所述測量件連接的一端插入所 述位移傳感器。
[0032]較佳的，所述引導(dǎo)件包括：
[0033] -引導(dǎo)卡具，一端與所述凸臺(tái)卡接，另一端與一引導(dǎo)桿固定連接；
[0034] 所述引導(dǎo)桿，一端與所述引導(dǎo)卡具固定連接，另一端插入所述位移傳感器;所述引 導(dǎo)桿上與所述引導(dǎo)卡具固定連接的位置可變。
[0035]較佳的，所述引導(dǎo)桿為剛性桿。
[0036]較佳的，所述引導(dǎo)卡具具有一鉆孔和一鎖緊件，所述引導(dǎo)桿插入該鉆孔中，所述鎖 緊件鎖緊所述引導(dǎo)桿。
[0037] 較佳的，所述凸臺(tái)包括一上凸臺(tái)和一下凸臺(tái)；所述引導(dǎo)卡具、所述引導(dǎo)桿和所述位 移傳感器的數(shù)量均為兩個(gè)，分別與所述上凸臺(tái)、所述下凸臺(tái)對(duì)應(yīng)。
[0038] 較佳的，所述引導(dǎo)卡具的夾持頭的內(nèi)側(cè)面/所述凸臺(tái)的外側(cè)面具有兩伸出端，所述 凸臺(tái)的外側(cè)面/所述夾持頭的內(nèi)側(cè)面的對(duì)應(yīng)位置具有兩傾斜面。
[0039] 較佳的，所述夾持頭的內(nèi)側(cè)面為矩形凹槽/錐形凸起，所述凸臺(tái)的外側(cè)面為錐形凸 起/矩形凹槽。
[0040] 較佳的，所述夾持頭的內(nèi)側(cè)面為錐形凹槽/矩形凸起，所述凸臺(tái)的外側(cè)面為矩形凸 起/錐形凹槽。
[0041] 與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提供一種在介質(zhì)環(huán)境中直接測量 試樣應(yīng)變的方法，這樣，（通過所述凸臺(tái)）可以對(duì)需要測量部位進(jìn)行直接測量，最后得到的形 變與需要測量部位的形變相同，不需要進(jìn)行總結(jié)換算，這樣就消除了間接測量的換算造成 的誤差，提高了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，與間接測量方法相比，該測量方法更直接、測量數(shù)據(jù)精 度高，對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果對(duì)應(yīng)變非常敏感的相關(guān)試驗(yàn)來說，該測量準(zhǔn)確度的提高可以顯著影響 相關(guān)試驗(yàn)的研究結(jié)論;選擇一凸臺(tái)的內(nèi)側(cè)端面與另一凸臺(tái)的外側(cè)端面之間的距離作為兩個(gè) 所述凸臺(tái)之間的間距，這樣，可以減小誤差，提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度;這樣，所述牽引裝置對(duì) 所述樣品施加力時(shí)，所述樣品的需要測量部位僅產(chǎn)生伸長或壓縮的正應(yīng)力，而不會(huì)產(chǎn)生切 應(yīng)力，避免了切應(yīng)力對(duì)測量數(shù)據(jù)的干擾，減小了切應(yīng)力造成的誤差，提高了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確 度;所述剛性的引導(dǎo)桿，使得引導(dǎo)桿的不易變形，可以減小引導(dǎo)桿在介質(zhì)環(huán)境中形變?cè)斐傻?誤差，提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度;其位移可以通過LVDT測量出來，這樣就減小了誤差，提高了 測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度;若引導(dǎo)桿與樣品不平行，則會(huì)造成測量結(jié)果不準(zhǔn)確或引導(dǎo)桿觸碰LVDT 內(nèi)壁等情況，影響最終的測量結(jié)果;使所述引導(dǎo)桿插入所述LVDT位移傳感器中的端部在所 述LVDT位移傳感器的測量范圍內(nèi)，這樣可以對(duì)引導(dǎo)桿的位移進(jìn)行準(zhǔn)確測量，防止超出測量 范圍后不能對(duì)位移進(jìn)行測量或?qū)ξ灰频臏y量數(shù)據(jù)出錯(cuò)。
【附圖說明】
[0042] 圖1為本發(fā)明試樣應(yīng)變直接測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043] 圖2為本發(fā)明試樣應(yīng)變直接測量裝置實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044] 圖3為本發(fā)明試樣應(yīng)變直接測量裝置實(shí)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖4A為本發(fā)明試樣應(yīng)變直接測量裝置卡具與凸臺(tái)結(jié)合部的示意圖一；
[0046] 圖4B為本發(fā)明試樣應(yīng)變直接測量裝置卡具與凸臺(tái)結(jié)合