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原文传递液压气动中应变率拉伸试验装置及方法

专利名称：	液压气动中应变率拉伸试验装置及方法
摘要：	液压气动中应变率拉伸试验装置及方法，属于材料动态力学性能测试技术领域，本发明为解决现有试验装置只适用于高、低应变率试验，并不能进行中应变率加载条件下拉伸动态应力波加载试验的问题。本发明装置包括输出杆、拉伸试件、测试应变片、输入杆、圆柱状缸体、活塞、活塞杆、流量控制阀、高压快开电磁阀、水路控制单元和气路控制单元；通过流量控制阀控制液体的流量控制活塞的运动速度，而由气体的压力控制施加应力波的幅值大小，实现中应变率加载条件下拉伸动态应力波加载。在输入杆和输出杆上设有应变片用来记录试件承受的拉伸载荷时间历程，由激光位移传感器记录试件的应变时间历程，进而获得试件应力应变曲线。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	黑龙江;23
申请人：	哈尔滨市黎明锅炉容器封头有限公司
发明人：	张伟;姜雄文;聂洪杰;牛秋燕;崔召凯;姜美敬;牛国梁
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910824690.5
公开号：	CN110411869A
代理机构：	哈尔滨市松花江专利商标事务所
代理人：	高倩
分类号：	G01N3/307(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	150049 黑龙江省哈尔滨市香坊区黎明乡团结村
主权项：	1.液压气动中应变率拉伸试验装置，其特征在于，包括输出杆(1)、拉伸试件(23)、测试应变片(2)、输入杆(3)、圆柱状缸体(10)、活塞(7)、活塞杆(24)、流量控制阀(11)、高压快开电磁阀(12)、水路控制单元和气路控制单元；圆柱状缸体(10)的内腔被活塞(7)分割为气室(5)和水室(9)，位于气室(5)内的活塞杆(24)的右端与活塞(7)的左端面同轴连接，输入杆(3)的右端穿过气室(5)左端盖并与活塞杆(24)的左端同轴连接；拉伸试件(23)的两端分别与端部粘贴测试应变片(2)的输入杆(3)和输出杆(1)连接；水室(9)的右端盖中心沿轴向依次设置有流量控制阀(11)和高压快开电磁阀(12)；水路控制单元，用于向水室(9)注水；还用于实验结束后在气路控制单元的协助下将水室(9)中的水排空；气路控制单元，用于向气室(5)充入惰性气体；还用于保持充气过程中活塞(7)两侧的压力平衡；还用于在拉伸实验时实现对气室(5)内气体压力的释放；还用于在拉伸实验时实现往水室(9)内充水时排空水室内的气体；还用于在试验结束后将气室中的惰性气体排空。 2.根据权利要求1所述液压气动中应变率拉伸试验装置，其特征在于，还包括超动态应变仪和时间历程监测单元；超动态应变仪同时与两个测试应变片(2)电连接，实现测量拉伸试件(23)在应变时间历程中两侧的应力载荷数据；时间历程监测单元用于测量拉伸试件(23)发生应力形变的时间历程数据。 3.根据权利要求2所述液压气动中应变率拉伸试验装置，其特征在于，时间历程监测单元采用以下任一技术方案：技术方案一、采用激光位移传感器(22)实现测量，输入杆(3)的左端设置有固定挡块，通过激光位移传感器(22)监测固定挡块来实现测量拉伸试件(23)的应变时间历程；技术方案二、在拉伸试件(23)上粘贴应变片，通过应变片测得拉伸试件(23)的应变时间历程；技术方案三、在拉伸试件(23)上喷射散斑，通过数字散斑DIC技术监测拉伸或压缩过程中拉伸试件(23)的形变来确定应变时间历程。 4.根据权利要求3所述液压气动中应变率拉伸试验装置，其特征在于，还包括数字示波器，激光位移传感器(22)的数据输出端与数字示波器的数据输入端连接。 5.根据权利要求1所述液压气动中应变率拉伸试验装置，其特征在于，水路控制单元包括注水漏斗(14)、一号高压手动截止阀(8)和二号高压手动截止阀(13)；注水漏斗(14)通过二号高压手动截止阀(13)与水室(9)上部连通；水室(9)下部通过一号高压手动截止阀(8)与外界连通。 6.根据权利要求1～5任一权利要求所述液压气动中应变率拉伸试验装置，其特征在于，气路控制单元包括高压气源分配器(18)、惰性气体瓶(21)、三号高压手动截止阀(15)、四号高压手动截止阀(16)、五号高压手动截止阀(17)和七号高压手动截止阀(20)；惰性气体瓶(21)的出气口通过七号高压手动截止阀(20)与高压气源分配器(18)的气源入口连通；高压气源分配器(18)通过五号高压手动截止阀(17)与外界连通；高压气源分配器(18)通过四号高压手动截止阀(16)与气室(5)连通；高压气源分配器(18)通过三号高压手动截止阀(15)与水室(9)连通。 7.根据权利要求6所述液压气动中应变率拉伸试验装置，其特征在于，气路控制单元还包括六号高压手动截止阀(19)和气压表，气压表用于监测高压气源分配器(18)内部气压，气压表与高压气源分配器(18)之间的管路上设置有六号高压手动截止阀(19)。 8.根据权利要求1所述液压气动中应变率拉伸试验装置，其特征在于，活塞(7)采用铝合金活塞。 9.根据权利要求1所述液压气动中应变率拉伸试验装置，其特征在于，还包括一号O型圈(4)和二号O型圈(6)，输入杆(3)与圆柱状缸体(10)左端面接触处通过一号O型圈(4)实现密封；活塞(7)与圆柱状缸体(10)的内壁面通过两道二号O型圈(6)实现密封。 10.液压气动中应变率拉伸试验方法，其特征在于，该方法基于权利要求7所述的液压气动中应变率拉伸试验装置实现，该方法包括以下步骤：步骤1：向水室(9)中注满水：打开三号高压手动截止阀(15)和五号高压手动截止阀(17)，打开二号高压手动截止阀(13)，通过注水漏斗(14)将水注入水室(9)，水室(9)中的气体通过三号高压手动截止阀(15)、高压气源分配器(18)和五号高压手动截止阀(17)排出水室(9)；步骤2：向气室(5)充满氮气：关闭五号高压手动截止阀(17)，打开四号高压手动截止阀(16)和六号高压手动截止阀(19)，打开惰性气体瓶(21)的开关，打开七号高压手动截止阀(20)，向气室(5)里面充入氮气，同时保证气室(5)和水室(9)的压力平衡，当充入的气体压力达到试验需求的压力值时，关闭三号高压手动截止阀(15)、四号高压手动截止阀(16)、六号高压手动截止阀(19)和七号高压手动截止阀(20)；步骤3：打开高压快开电磁阀(12)，将水室(9)里面的水通过流量控制阀(11)按设定流速排出，在打开阀门的瞬间，水室(9)中的水压力为零，致使活塞(7)在此瞬间被加载瞬态载荷并传导施加在拉伸试件(23)上，在水室(9)排水的过程中，活塞(7)向右移动并将持续施加载荷到拉伸试件(23)上，使拉伸试件(23)持续被拉伸，直至3～10秒后将高压快开电磁阀(12)关闭为止；步骤4：在持续施加载荷的过程中，利用激光位移传感器(22)测量拉伸试件(23)的应变时间历程，利用超动态应变仪测量所述应变时间历程中拉伸试件(23)两侧的应力载荷数据，根据两组数据构建拉伸应力应变曲线。
所属类别：	发明专利