本發(fā)明涉及材料力學(xué)性能測試，具體為一種疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置。

背景技術(shù)：

1、材料科學(xué)的發(fā)展往往與工程應(yīng)用密不可分，在極地和深空探測領(lǐng)域內(nèi)，金屬材料往往需要在低溫環(huán)境下維持穩(wěn)定的力學(xué)性能，保證結(jié)構(gòu)的可靠和安全性。而金屬材料在低溫下常常表現(xiàn)出斷裂韌性劇烈下降的情況，使得金屬材料在外部載荷下出現(xiàn)突發(fā)的脆性斷裂，致使結(jié)構(gòu)失效，帶來嚴(yán)重的安全隱患。因此在低溫環(huán)境下對金屬材料的斷裂韌性進(jìn)行評估對預(yù)測材料的實(shí)際服役性能具有至關(guān)重要的作用。

2、疲勞試驗(yàn)機(jī)是測量金屬斷裂韌性的關(guān)鍵設(shè)備，但無法直接提供合適的低溫條件來進(jìn)行低溫下的斷裂韌性測量，因此需要額外的測試裝置輔助配合完成測試。目前，在同一套測試裝置和傳感器上，進(jìn)行低溫和常溫的斷裂韌性試驗(yàn)還十分困難，使得室溫和低溫的數(shù)據(jù)難以橫向?qū)Ρ?；同時(shí)，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置存在設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測試過程繁瑣、安全性差、成本較高和設(shè)備通用性差的問題，不利于材料在低溫領(lǐng)域的研究和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決上述提到的無法在同一套測試裝置上進(jìn)行室溫和低溫材料測試的問題，特此提出了一種疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置。本發(fā)明無需對試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行任何改造，通過更換不同配件，獲得對不同尺寸樣品的測試條件，同時(shí)也可以更換測試夾具，來進(jìn)行不同環(huán)境條件下的材料力學(xué)性能測試。

2、本發(fā)明提出了一種疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，其具體包括測試桶、內(nèi)膽、引伸計(jì)、上接頭和下接頭，內(nèi)膽設(shè)置于測試桶內(nèi)部；引伸計(jì)與樣品接觸，并返回實(shí)時(shí)力學(xué)信號(hào)；上接頭上端和疲勞試驗(yàn)機(jī)上方的液壓夾頭連接，下接頭下端穿過內(nèi)膽以及測試桶和疲勞試驗(yàn)機(jī)下方的液壓夾頭連接；上接頭和下接頭相對，對試樣進(jìn)行夾持；下接頭和內(nèi)膽之間設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)。

3、更進(jìn)一步地，所述上接頭包括上夾持螺桿和上夾具，疲勞試驗(yàn)機(jī)上方的液壓夾頭對上夾持螺桿進(jìn)行夾持，上夾持螺桿下端和上夾具連接。

4、更進(jìn)一步地，所述下接頭包括下夾具、下夾持螺桿、夾具底座、頂部法蘭和轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)；夾具底座和頂部法蘭設(shè)置于測試桶和內(nèi)膽之間；下夾具下端和下夾持螺桿連接，下夾持螺桿下端穿過內(nèi)膽和夾具底座連接，夾具底座和頂部法蘭連接；轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)上端穿過測試桶底部和頂部法蘭連接，下端和疲勞試驗(yàn)機(jī)下方的液壓夾頭連接；密封結(jié)構(gòu)設(shè)置于下夾具和內(nèi)膽底部之間，并套設(shè)在下夾持螺桿上。

5、更進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)包括連通螺桿、底部連接桿和轉(zhuǎn)接頭；連通螺桿上端穿過測試桶底部和頂部法蘭連接，下端和底部連接桿連接；底部連接桿下端和轉(zhuǎn)接頭連接。

6、更進(jìn)一步地，所述底部連接桿下端和轉(zhuǎn)接頭通過銷釘連接。

7、更進(jìn)一步地，所述底部連接桿上設(shè)置有鎖緊螺母，鎖緊螺母對銷釘鎖緊。

8、更進(jìn)一步地，所述頂部法蘭和測試桶之間設(shè)置有密封圈，連通螺桿和測試桶之間設(shè)置有密封圈。

9、更進(jìn)一步地，所述密封結(jié)構(gòu)包括若干墊圈，若干墊圈層疊設(shè)置于下夾具和內(nèi)膽之間。

10、更進(jìn)一步地，所述墊圈之間設(shè)置有若干o形圈，墊圈和內(nèi)膽之間設(shè)置有若干o形圈。

11、更進(jìn)一步地，所述內(nèi)膽外壁上設(shè)置有若干側(cè)溝槽。

12、本發(fā)明所述的一種疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置的有益效果為：

13、(1)本發(fā)明所述的一種疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，克服了無法在同一套測試裝置上進(jìn)行室溫和低溫材料測試的問題，通過設(shè)置的聚氨酯材質(zhì)的內(nèi)膽，使得測試樣品可以直接浸沒在液氮等冷媒液體中進(jìn)行低溫力學(xué)試驗(yàn)，操作簡便；同時(shí)在不影響測試環(huán)境的情況下，達(dá)到進(jìn)一步縮小內(nèi)部容積的目的，并為引伸計(jì)留出放置空間，使得液氮等冷媒用量減少、測試更加安全、溫度更加穩(wěn)定、數(shù)據(jù)更為精準(zhǔn)；

14、(2)本發(fā)明所述的一種疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，夾持螺桿和夾具通過螺紋連接，在滿足尺寸規(guī)格的條件下，可匹配不同的夾具，不僅可以做低溫?cái)嗔秧g性測試，也可更換夾具進(jìn)行低溫拉伸測試；

15、(3)本發(fā)明所述的一種疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，密封結(jié)構(gòu)利用下夾具的螺紋連接獲得擠壓力，使聚氨酯內(nèi)膽與下夾持螺桿的間隙獲得良好的密封。

技術(shù)特征：

1.一種疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，其特征在于：包括測試桶(1)、內(nèi)膽(2)、引伸計(jì)(3)、上接頭和下接頭(12)，內(nèi)膽(2)設(shè)置于測試桶(1)內(nèi)部；引伸計(jì)(3)與樣品接觸，并返回實(shí)時(shí)力學(xué)信號(hào)；上接頭上端和疲勞試驗(yàn)機(jī)上方的液壓夾頭連接，下接頭(12)下端穿過內(nèi)膽(2)以及測試桶(1)和疲勞試驗(yàn)機(jī)下方的液壓夾頭連接；上接頭和下接頭(12)相對，對試樣進(jìn)行夾持；下接頭(12)和內(nèi)膽(2)之間設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，其特征在于：所述上接頭包括上夾持螺桿(4)和上夾具(51)，疲勞試驗(yàn)機(jī)上方的液壓夾頭對上夾持螺桿(4)進(jìn)行夾持，上夾持螺桿(4)下端和上夾具(51)連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，其特征在于：所述下接頭(12)包括下夾具(52)、下夾持螺桿(6)、夾具底座(7)、頂部法蘭(8)和轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)；夾具底座(7)和頂部法蘭(8)設(shè)置于測試桶(1)和內(nèi)膽(2)之間；下夾具(52)下端和下夾持螺桿(6)連接，下夾持螺桿(6)下端穿過內(nèi)膽(2)和夾具底座(7)連接，夾具底座(7)和頂部法蘭(8)連接；轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)上端穿過測試桶(1)底部和頂部法蘭(8)連接，下端和疲勞試驗(yàn)機(jī)下方的液壓夾頭連接；密封結(jié)構(gòu)設(shè)置于下夾具(52)和內(nèi)膽(2)底部之間，并套設(shè)在下夾持螺桿(6)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，其特征在于：所述轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)包括連通螺桿(9)、底部連接桿(10)和轉(zhuǎn)接頭(11)；連通螺桿(9)上端穿過測試桶(1)底部和頂部法蘭(8)連接，下端和底部連接桿(10)連接；底部連接桿(10)下端和轉(zhuǎn)接頭(11)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，其特征在于：所述底部連接桿(10)下端和轉(zhuǎn)接頭(11)通過銷釘(14)連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，其特征在于：所述底部連接桿(10)上設(shè)置有鎖緊螺母(13)，鎖緊螺母(13)對銷釘(14)鎖緊。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，其特征在于：所述頂部法蘭(8)和測試桶(1)之間設(shè)置有密封圈，連通螺桿(9)和測試桶(1)之間設(shè)置有密封圈。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，其特征在于：所述密封結(jié)構(gòu)包括若干墊圈(15)，若干墊圈(15)層疊設(shè)置于下夾具(52)和內(nèi)膽(2)之間。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，其特征在于：所述墊圈(15)之間設(shè)置有若干o形圈(16)，墊圈(15)和內(nèi)膽(2)之間設(shè)置有若干o形圈(16)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，其特征在于：所述內(nèi)膽(2)外壁上設(shè)置有若干側(cè)溝槽。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種疲勞試驗(yàn)機(jī)用金屬材料低溫?cái)嗔秧g性測試裝置，涉及材料力學(xué)性能測試技術(shù)領(lǐng)域，解決了無法在同一套測試裝置上進(jìn)行室溫和低溫材料測試的問題。本發(fā)明包括測試桶、內(nèi)膽、引伸計(jì)、上接頭和下接頭，內(nèi)膽設(shè)置于測試桶內(nèi)部；引伸計(jì)與樣品接觸，并返回實(shí)時(shí)力學(xué)信號(hào)；上接頭上端和疲勞試驗(yàn)機(jī)上方的液壓夾頭連接，下接頭下端穿過內(nèi)膽以及測試桶和疲勞試驗(yàn)機(jī)下方的液壓夾頭連接；上接頭和下接頭相對，對試樣進(jìn)行夾持；下接頭和內(nèi)膽之間設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)。本發(fā)明無需對試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行任何改造，通過更換不同配件，獲得對不同尺寸樣品的測試條件，同時(shí)也可以更換測試夾具，來進(jìn)行不同環(huán)境條件下的材料力學(xué)性能測試。

技術(shù)研發(fā)人員：王標(biāo)標(biāo),劉麗,甄良
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）（哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳科技創(chuàng)新研究院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30