[发明专利]一种双层封闭式超低温力学试验装置和试验方法

权利要求书

1.一种双层封闭式超低温力学试验装置，其特征在于，包括液氮槽(1)、液氮(2)、试件夹具(3)、承力地轨(5)、滑轮组合及固定支架组合(6)、钢丝绳(7)、测力计(8)、作动筒(9)、CCD镜头(10)、镜头固定支架(11)、石英玻璃罩(12)、石英玻璃盖板(13)、双气刀(14)、氮气瓶(15)、液氮加注瓶(16)、数字图像相关测量系统以及加载控制系统；

所述承力地轨(5)固定在地面上，上表面水平设置；所述液氮槽(1)为上方敞口的箱型结构，用于容纳液氮(2)，液氮槽(1)水平固定在承力地轨(5)上；所述试件夹具(3)分别夹持试验件的两端，使其水平固定在液氮槽(1)内的液氮(2)中；试件夹具(3)的其中一侧与液氮槽(1)侧壁连接固定，另一侧通过钢丝绳(7)绕过滑轮组合及固定支架组合(6)后，依次连接测力计(8)和作动筒(9)；加载控制系统用于控制作动筒(9)施加载荷；所述液氮加注瓶(16)通过管路连通液氮槽(1)，加载控制系统还用于控制液氮加注瓶(16)向液氮槽(1)内加注液氮(2)；

所述双气刀(14)包括沿水平方向平行设置的上层风刀和下层风刀，两套风刀分别独立连接氮气瓶(15)，叠放设置于液氮槽(1)的一侧上方，产生的氮气气流流经试件夹具(3)所在位置的正上方；

所述石英玻璃盖板(13)为一体式结构，采用石英玻璃材料制成，截面为对称形状，投影面与液氮槽(1)的开口形状尺寸一致；石英玻璃盖板(13)包括顶盖(131)、侧板(132)和支撑板(133)，顶盖(131)上设置有预制孔，用于安装钢丝绳(7)，顶盖(131)和侧板(132)构成通风槽，下层气刀设置在通风槽一侧，与石英玻璃盖板(13)连接固定；

所述石英玻璃罩(12)设置在石英玻璃盖板(13)的正上方；所述CCD镜头(10)设置在试验件的正上方，位于石英玻璃罩(12)和石英玻璃盖板(13)之间，通过镜头固定支架(11)悬吊固定，CCD镜头(10)与数字图像相关测量系统连接，通过数字图像相关测量系统控制采集图像；镜头固定支架(11)的悬臂部分贯穿石英玻璃罩(12)顶部并固定在外部支架上；

所述石英玻璃罩(12)为分体式结构，采用石英玻璃材料制成，包括气刀侧半罩(121)和加载侧半罩(122)；气刀侧半罩(121)和加载侧半罩(122)的顶部对接面上设置有缺口，用于安装镜头固定支架(11)，加载侧半罩(122)的顶部还设置有预制孔，用于安装钢丝绳(7)，石英玻璃罩(12)的底部还设置有开口槽，上层气刀设置在石英玻璃罩(12)中气刀侧半罩(121)的开口槽内，与石英玻璃罩(12)连接固定；

所述数字图像相关测量系统用于对CCD镜头(10)采集的图像数据进行后处理，获得试验结果；所述加载控制系统还用于控制液氮加注瓶(16)向液氮槽(1)内加注液氮(2)，保持槽内液面高度稳定。

2.根据权利要求1所述的双层封闭式超低温力学试验装置，其特征在于，所述测力计(8)和作动筒(9)竖直设置。

3.根据权利要求1所述的双层封闭式超低温力学试验装置，其特征在于，所述双气刀(14)通过低温胶或铁丝连接固定。

4.根据权利要求1所述的双层封闭式超低温力学试验装置，其特征在于，所述液氮槽(1)采用Q345钢制成。

5.根据权利要求1所述的双层封闭式超低温力学试验装置，其特征在于，所述液氮槽(1)的侧壁内部加工有盲孔，所述试件夹具(3)为双耳工装，其中一侧通过钢丝绳和转接接头连接液氮槽(1)侧壁的盲孔。

6.根据权利要求1～5其中任意一项权利要求所述的双层封闭式超低温力学试验装置，其特征在于，所述滑轮组合及固定支架组合(6)采用三套定滑轮。