[发明专利]4.2～300K温区的疲劳性能测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及测量装置，尤其涉及一种适用于低温环境(4.2～300K)下的疲劳性能测试装置。

背景技术

随着我国氢能源、核聚变能、航空航天、应用超导、气体工业以及一些大科学工程等领域的发展，涉及到低温工程的项目越来越多。因此对低温材料的需求越来越大，对低温材料的性能数据要求越来越全面。材料在低温环境下工作，其低温物理性能通常不同于常温性能。其中，疲劳力学性能是工程中材料或工件的一个重要性能指标。工件在变动载荷和应变长期作用下，内部将产生交变应力，在交变应力下，工件即使承受应力值低于材料的屈服强度，经一定的循环周次后材料仍可能断裂，这种现象称之为疲劳。在工程中许多机件和构件服役时都承受变动载荷，如曲轴、连杆、齿轮、辊子等，它们的失效形式主要是疲劳断裂。据统计，在断裂失效中疲劳失效约占80％以上。为防止工件和结构的疲劳失效，有关材料疲劳性能的科学研究已成为材料科学领域中的一个重要组成部份。在低温工程中，许多材料或工件在实际工作中经常受到低温环境中的周期性循环载荷的作用而发生疲劳失效，从而影响器件的使用寿命及服役可靠性。如：超导磁体的铠甲材料，超导磁体缘绝端子，制冷机传动装置等。材料或工件在低温环境中的疲劳性能数据是低温工程项目实施时不可缺少的参考数据。

目前材料或工件室温或高温环境下的疲劳性能研究已较为广泛和深入，并且用于室温或高温环境下材料或工件疲劳性能测量的各种各样设备不断涌现。但是，目前研究开发的疲劳性能测量设备只能进行室温或高温环境下的材料或工件的疲劳性能测量，缺陷在于：不能进行低温环境下疲劳性能数据测量。因此，开发一种适用于低温环境(4.2～300K)下疲劳性能数据测量系统具有非常重要的理论研究意义和实际应用价值。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够进行材料或工件低温环境(4.2～300K/-269～27℃)的疲劳性能数据测试装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明，提供一种4.2～300K温区的疲劳性能测试装置，包括：电液伺服疲劳试验机(1)、力学支撑架(2)、输液管(3)、液体容器(4)、温控器(6)、真空杜瓦(7)和液体蒸发器(8)，其中，

所述力学支撑架(2)用于装配待测样品(5)，其与电液伺服疲劳试验机(1)刚性相连并可上下移动，用于传递来自电液伺服疲劳试验机(1)的作用力至待测样品(5)；

所述真空杜瓦(7)设置在力学支撑架(2)的下方，用于密封力学支撑架(2)并使之与外界绝热；

所述液体容器(4)提供冷却液体，该冷却液体通过所述输液管(3)输送到真空杜瓦(7)内；

所述液体蒸发器(8)设置在所述真空杜瓦(7)内，用于蒸发所述冷却液体；

所述温控器(6)设置在所述真空杜瓦(7)内，用于监测待测样品(5)周围的环境温度。

在上述技术方案中，所述电液伺服疲劳试验机(1)具有力学传感器和位移传感器，并为待测样品提供力学动力源。

在上述技术方案中，所述力学支撑架(2)将待测样品(5)的力学信号和位移信号传递给电液伺服疲劳试验机(1)的力学传感器和位移传感器。

在上述技术方案中，在测试时所述真空杜瓦(7)密封力学支撑架(2)、温控器(6)、液体蒸发器(8)并为它们提供绝热保温环境。

在上述技术方案中，所述输液管(3)为真空绝热的管道，一端与真空杜瓦(7)连通，另一端与液体容器(4)连通。

在上述技术方案中，所述液体蒸发器(8)为加热元件，在所述测试装置进行测试时，加热元件浸泡在冷却液体中。

在上述技术方案中，所述力学支撑架(2)具有用于夹持待测样品(5)的夹具，该夹具能安装拉压疲劳、拉伸疲劳、压缩疲劳、弯曲疲劳或断裂力学的待测样品。

在上述技术方案中，所述液体蒸发器(8)由外部计算机控制其蒸发速度。

在上述技术方案中，所述温控器(6)为环形的，环绕在待测样品(5)周围。

与现有技术相比，本发明测试装置的优点在于：

不仅可以进行最低温度达到4.2K/-269℃的疲劳性能数据测试，而且通过低温液体(液氮)与低温温控系统配合使用能够实现4.2～300K/-269～27℃温区内任意温度点的疲劳性能数据测试，且温控准确，结构简单、可靠性高、工作寿命长、效率高。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：