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、溫度梯度小；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、水平下法蘭盤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(duì)稱點(diǎn)分布在其邊緣的8-12個(gè)通孔；該8-12個(gè)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)；處丁不銹鋼杜瓦容器內(nèi)的水平下法蘭盤與水平法蘭蓋之問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中心孔與力學(xué)測(cè)試上夾具相連；所述水平
下法蘭盤上設(shè)有以圓心為對(duì)稱點(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；所述水平下法蘭盤靠近其邊緣以圓心為對(duì)稱點(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
磁閥開關(guān)組成：
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(hào)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卜法蘭盤卜端面上，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(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。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14、水平卜法蘭盤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；
所述水平法蘭蓋12上設(shè)有以圓心為對(duì)稱點(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15與水平法蘭蓋12之問的垂向軸套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(cè)試上夾具155相連：
所述水平卜法蘭盤15上設(shè)有以圓心為對(duì)稱點(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15靠近其邊緣以圓心為對(duì)稱點(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和電磁閥開關(guān)122組成；
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)線穿過所述電信號(hào)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卜端兩側(cè)壁外；
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(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)通過力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)10的上法蘭盤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通過下法蘭盤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(dòng)開閉，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。