[发明专利]一种拉弯与高压加载耦合原位XAS测试装置及方法

权利要求书

1.一种拉弯与高压加载耦合原位XAS测试装置，其特征在于：包括架体、加压舱和载荷施加装置；所述的架体包括底座和上框架，上框架固定在底座上部；所述的加压舱通过支架固定在底座上方；加压舱内部设有试验腔，试验腔的两端连接贯通的水平通孔，试验腔的上方连接贯通的竖直通孔；试验腔还与设在加压舱下部的进水口和设在加压舱上部的出水口连通；加压舱的前后舱体上设有X射线窗口，X射线窗口与试验腔对应；所述的载荷施加装置包括第一水平载荷施加装置、第二水平载荷施加装置和竖直载荷施加装置，第一水平载荷施加装置、第二水平载荷施加装置和竖直载荷施加装置分别固定在上框架上；第一水平载荷施加装置和第二水平载荷施加装置相对设置，分别通过加压舱两端的水平通孔伸入到试验腔，第一水平载荷施加装置和第二水平载荷施加装置的相对端分别与第一夹具和第二夹具螺纹连接；竖直载荷施加装置通过加压舱的竖直通孔从上方伸入到试验腔，竖直载荷施加装置的下端设有施压头；

所述的载荷施加装置的结构包括伺服电缸、力传感器和密封筒，伺服电缸固定在上框架上，伺服电缸的推杆与力传感器相连；密封筒的前端固定在加压舱上，密封筒内设有阶梯轴，阶梯轴的前端轴穿过密封筒的前端轴孔且间隙配合，阶梯轴的后端轴依次穿过密封筒的轴端挡圈和端盖且间隙配合，并与力传感器相连；阶梯轴中部设有密封凸轴，密封凸轴与密封筒内腔间隙配合；端盖固定在密封筒的后端；密封筒的前端设有环形槽，环形槽内设有密封圈一，与加压舱外壁密封配合；密封筒后端的轴端挡圈和端盖的轴孔处分别设有密封圈二和密封圈三，与阶梯轴的后端轴密封配合；密封筒后端的内圈设有密封圈四，与轴端挡圈外圈密封配合；阶梯轴的前端轴上设有密封圈五，与密封筒的前端轴孔密封配合；密封筒内设有波纹管，波纹管套设在阶梯轴的前端轴上，一端通过锁紧螺母一与阶梯轴的前端轴紧固，另一端通过螺钉穿过密封筒内腔前端，外部通过螺母固定。

2.根据权利要求1所述的一种拉弯与高压加载耦合原位XAS测试装置，其特征在于：所述的加压舱上部还设有安全阀口，下部设有泄压口，试验腔分别与安全阀口和泄压口相连；加压舱外部还设有压力表，压力表探头伸入到试验腔内。

3.根据权利要求1所述的一种拉弯与高压加载耦合原位XAS测试装置，其特征在于：所述的X射线窗口从外向内依次设有锁紧螺母二、碳高压窗支架、用于X射线分析的类玻璃碳高压窗，所述的碳高压窗设在碳高压窗支架内侧，锁紧螺母二外螺纹与X射线窗口处的内螺纹配合将碳高压窗支架固定；碳高压窗支架的内侧外圈从外向内依次设有缓冲垫圈和密封圈六；碳高压窗支架和锁紧螺母二共同开设有锥形孔，锥形孔的角度能够使X射线在一定角度内射入与射出加压舱。

4.一种拉弯与高压加载耦合原位XAS测试方法，其特征在于：利用权利要求1-3任一项所述 的拉弯与高压加载耦合原位XAS测试装置进行测试，包括以下步骤：

步骤一、安装试样：

将试样的两端分别用第一夹具和第二夹具夹紧，第一夹具与第一水平载荷施加装置的阶梯轴前端轴螺纹连接，再将第一水平载荷施加装置进行固定连接，通过第一水平载荷施加装置的伺服电缸推动其阶梯轴前移，直到将第二夹具推出加压舱另一端水平通孔，将第二夹具与第二水平载荷施加装置的阶梯轴前端轴螺纹连接后，回退至第一水平载荷施加装置和第二水平载荷施加装置的伸出量相等，最后将第二水平载荷施加装置进行固定连接；

步骤二、高压加载：

打开出水口，将高压液体由进水口泵入加压舱的试验腔内，由出水口流出，循环数次后，关闭出水口，再次将高压液体由进水口泵入加压舱的试验腔内，根据压力表读数控制试验腔内的压力，构成高压环境；

步骤三、拉伸加载：

同时驱动第一水平载荷施加装置和第二水平载荷施加装置的伺服电缸，控制两个水平载荷施加装置的阶梯轴向反方向位移，对试样进行拉伸，根据力传感器读数控制拉伸力的大小；

步骤四、三点弯曲加载：

驱动竖直载荷施加装置的伺服电缸，控制竖直载荷施加装置的阶梯轴向下位移，通过竖直载荷施加装置连接的施压头对试样进行三点弯曲加载，根据力传感器读数控制弯曲加载力的大小；

步骤五、X射线分析：

X射线通过加压舱一侧的X射线窗口射入到试验腔内，通过加压舱另一侧的X射线窗口射出，对试样进行X射线分析。