液氦杜瓦瓶力學(xué)性能連續(xù)控溫測(cè)試平臺(tái)的應(yīng)用

技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及材料的靜態(tài)力學(xué)性能測(cè)試系統(tǒng)，特別涉及種200℃~-269℃材料靜態(tài)力學(xué)性能(控溫拉仲、壓縮、彎曲、剪切等靜態(tài)力學(xué)性能)連續(xù)控溫測(cè)試平臺(tái)。
背景技術(shù)
口前，材料在不同溫度下的靜態(tài)力學(xué)性能測(cè)試，采用的是高溫和低溫分開(kāi)的力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)。高溫的測(cè)試系統(tǒng)可以進(jìn)行連續(xù)穩(wěn)定的控溫測(cè)試，而低溫或超低溫的測(cè)試有時(shí)難以實(shí)現(xiàn)室溫到4.2K的連續(xù)穩(wěn)定的控溫。特別是些特殊材料(衛(wèi)星的太陽(yáng)能帆板及其它航天材料)需要反復(fù)經(jīng)過(guò)高、低溫的循環(huán)冷熱沖擊后，然后在原位進(jìn)行多種類(lèi)型、不同溫測(cè)試裝置。鑒丁此，研究具有連續(xù)、穩(wěn)定、控溫的拉仲、壓縮、彎曲、剪切等多種靜態(tài)力學(xué)測(cè)試類(lèi)型的測(cè)試裝置顯得尤為重要。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的口的是提供一種200℃~-269℃材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測(cè)試平臺(tái)，其具有寬的溫度范圍；控溫、等溫區(qū)范韋大、溫度梯度??；適用多種材料的拉仲、壓縮、彎曲、剪切等靜態(tài)力學(xué)性能測(cè)試；材料標(biāo)準(zhǔn)試樣或非標(biāo)準(zhǔn)試樣均可進(jìn)行測(cè)試；液氦杜瓦瓶內(nèi)控溫?zé)o漏熱；安裝方便的特點(diǎn)。es

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：
本實(shí)用新型提供的200℃~-269℃材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測(cè)試平臺(tái)，其靜態(tài)力學(xué)測(cè)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(cè)試系統(tǒng)[個(gè)不銹鋼液氦杜瓦瓶容器和一套力學(xué)測(cè)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(cè)試系統(tǒng)包括：水平上法蘭盤(pán)、水平下法蘭盤(pán)和水平法蘭蓋和垂向軸套；所述垂向軸套山上至下依次連接所述水平上法蘭盤(pán)中心孔、水平法蘭蓋中心孔及水平下法蘭盤(pán)中心孔；所述水平上法蘭盤(pán)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(duì)稱(chēng)點(diǎn)分布在其邊緣的8-12個(gè)通孔；該8-12個(gè)通孔通過(guò)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(pán)密封在不銹鋼杜瓦容器內(nèi)；處丁不銹鋼杜瓦容器內(nèi)的水平下法蘭盤(pán)與水平法蘭蓋之問(wèn)的垂向軸套裝有多層水平熱輻射屏；所述垂向軸套內(nèi)裝丁承力軸，所述承力軸上端穿出水平上法蘭盤(pán)中心孔與載荷傳感器和連接；所述承力軸下端穿出水平下法蘭盤(pán)中心孔與力學(xué)測(cè)試上夾具相連；所述水平
下法蘭盤(pán)上設(shè)有以圓心為對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的2-4個(gè)連接通孔，該2-4個(gè)連接通孔用以連接力學(xué)測(cè)試下夾具；所述水平下法蘭盤(pán)靠近其邊緣以圓心為對(duì)稱(chēng)點(diǎn)設(shè)有兩個(gè)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(hào)導(dǎo)線(xiàn)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)1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(kāi)關(guān)組成：
所述控溫系統(tǒng)的一條控制導(dǎo)線(xiàn)連接所述電磁閥開(kāi)關(guān)以控制電磁閥開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)：所述電磁閥開(kāi)關(guān)裝在所述水平法蘭蓋上的排氣管上；所述電磁閥開(kāi)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(xiàn)穿過(guò)所述電信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)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卜法蘭盤(pán)卜端面上，并位于承力軸卜端兩側(cè)壁外；所述溫度控制器的控溫導(dǎo)線(xiàn)穿過(guò)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(duì)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)的水平卜法蘭盤(pán)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(guò)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(pán)下方。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(gè)小通孔的
不銹鋼圓管。所述液氮/液氦杜瓦容器為白增壓杜瓦容器。
本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)具有如卜：
本實(shí)用新型的200℃~-269℃材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測(cè)試平臺(tái)適用于寬的溫度范制(200℃~-269℃)；可以實(shí)現(xiàn)控溫，整個(gè)測(cè)試區(qū)域溫度梯度小，等溫區(qū)范偉大：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(cè)試：標(biāo)準(zhǔn)試樣或非標(biāo)準(zhǔn)試樣均
可進(jìn)行測(cè)試；液氦杜瓦瓶內(nèi)控溫?zé)o漏熱；且安裝方使.
附圖說(shuō)明
圖1：本實(shí)用新型的200℃-269℃材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測(cè)試平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2：液氮/液氦杜瓦容器3內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式卜面通過(guò)附圖及實(shí)施例進(jìn)一步描述本實(shí)用新型：
圖1為本實(shí)用新型的200℃~-269℃材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測(cè)試平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)10結(jié)構(gòu)示意圖，巾圖可知，本實(shí)用新型提供的200℃~-269℃材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測(cè)試平臺(tái)，其靜態(tài)力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)1、控溫系統(tǒng)2和液氮/液氦
杜瓦容器3組成；
所述靜態(tài)力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)1巾一個(gè)不銹鋼杜瓦容器11和一套力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)10組]
所述不銹鋼杜瓦容器11具有多層絕熱層：
所述力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)10包括：水平上法蘭盤(pán)14、水平卜法蘭盤(pán)15和水平法蘭蓋12和垂向軸套13；所述垂向軸套13巾上至卜依次連接所述水平上法蘭盤(pán)14中心孔、水平法蘭蓋12中心孔及水平下法蘭盤(pán)15中心孔：所述水平上法蘭盤(pán)14與試驗(yàn)機(jī)橫梁相連接；
所述水平法蘭蓋12上設(shè)有以圓心為對(duì)稱(chēng)點(diǎn)分布在其邊緣的8-12個(gè)通孔126；該8-12個(gè)通孔126通過(guò)螺釘將所述水平法蘭蓋12固定在不銹鋼杜瓦容器11上端；所述水平卜法蘭盤(pán)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
水平卜法蘭盤(pán)15與水平法蘭蓋12之問(wèn)的垂向軸套13裝有多層水平熱輻射屏16；所述重向軸套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(pán)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(pán)15中心孔與力學(xué)測(cè)試上夾具155相連：
所述水平卜法蘭盤(pán)15上設(shè)有以圓心為對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的2-4個(gè)連接通孔151，該2-4個(gè)連接通孔151用以連接力學(xué)測(cè)試下夾具154；所述水平卜法蘭盤(pán)15靠近其邊緣以圓心為對(duì)稱(chēng)點(diǎn)設(shè)有兩個(gè)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(hào)導(dǎo)線(xiàn)傳輸通孔123、熱電偶溫度計(jì)連接通孔124和輸液通孔125；
所述控溫系統(tǒng)2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(kāi)關(guān)122組成；
所述控溫系統(tǒng)2的一條控制導(dǎo)線(xiàn)連接所述電磁閥開(kāi)關(guān)122以控制電磁閥開(kāi)關(guān)122的開(kāi)關(guān)；所述電磁閥開(kāi)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(kāi)關(guān)122用以調(diào)節(jié)不銹鋼桿瓦容器11內(nèi)氣體的壓力；
所述控溫系統(tǒng)2的另一條控制導(dǎo)線(xiàn)穿過(guò)所述電信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)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(pán)15下端面上，并位于承力軸19卜端兩側(cè)壁外；
所述溫度控制器21的控溫導(dǎo)線(xiàn)穿過(guò)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(duì)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(pán)15下端面上；
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(guò)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)的所述水平卜法蘭盤(pán)15下方。
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(gè)小通孔的不銹鋼圓管。所述液氮/液氦杜瓦容器為白增壓杜瓦容器。
本實(shí)用新型的用于500-4.2K材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測(cè)試系統(tǒng)的所有零部件均為不銹鋼或低溫鋼材料制作。
試驗(yàn)時(shí)，將本實(shí)用新型的200℃~-269℃材料靜態(tài)力學(xué)性能連續(xù)控溫測(cè)試平臺(tái)通過(guò)力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)10的上法蘭盤(pán)14與材料試驗(yàn)機(jī)的橫梁固定，承力軸19與WD-10A或Instron 5882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(cè)
試上夾具155連接；力學(xué)測(cè)試下夾具154通過(guò)下法蘭盤(pán)15上的2-4個(gè)通孔151連接：試樣4的兩端與測(cè)試上夾具155、測(cè)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(pán)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(kāi)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(guò)程中電磁閥開(kāi)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(dòng)開(kāi)閉，調(diào)節(jié)不銹鋼液氦杜瓦瓶容器11內(nèi)的壓力米決定霧化噴頭171的液氮/液氦霧化噴入量；液氮/液氦杜瓦容器3通過(guò)白增壓的功能調(diào)節(jié)白身內(nèi)部的壓力，促使液氮/液氦的噴入；電加熱輻射板18會(huì)根據(jù)溫度控制器22反饋的信息進(jìn)行加熱控溫；整個(gè)試樣4所處的控溫區(qū)域溫度的梯度較小，控溫，控溫范圍大；通過(guò)計(jì)算機(jī)控制測(cè)試下夾具154向上或向卜運(yùn)行完成試樣4所進(jìn)行的測(cè)試；整個(gè)力學(xué)測(cè)試均在密閉的不銹鋼杜瓦容器11內(nèi)完成。