專利名稱：熱震實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱震試驗(yàn)，尤其是一種熱震實(shí)驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的熱震實(shí)驗(yàn)主要通過用不同的熱震材料及熱震介質(zhì)，并改變材料尺寸及熱震 介質(zhì)溫度等方法來進(jìn)行研究。隨著熱震問題研究的深入，確定材料熱震的持續(xù)時(shí)間變得越 來越重要，因此在實(shí)驗(yàn)上迫切需要能夠控制并測量材料的熱震時(shí)間。但是由于熱震過程持 續(xù)的時(shí)間短，目前暫無控制并測量熱震持續(xù)時(shí)間的有效方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決熱震過程的時(shí)間尺度的問題，本發(fā)明提供一種能夠控制并測量熱震持續(xù) 時(shí)間的熱震實(shí)驗(yàn)儀器，進(jìn)而有助于在時(shí)間尺度上展開材料的熱震研究。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明熱震實(shí)驗(yàn)儀器，包括裝有設(shè)定深度的熱震介質(zhì)的容器，其 底部設(shè)置有使熱震材料通過的閥門，該閥門由閥門控制單元控制其開關(guān)，熱震材料從所述 熱震介質(zhì)正上方的設(shè)定高度自由落體落下，穿過熱震介質(zhì)，并由閥門落出所述容器。進(jìn)一步，所述閥門控制單元包括相互聯(lián)動(dòng)的光電開關(guān)和電磁開關(guān)，該光電開關(guān)設(shè) 置在設(shè)定的高度，所述熱震材料落下時(shí)觸發(fā)光電開關(guān)，進(jìn)而聯(lián)動(dòng)電磁開關(guān)，使得電磁開關(guān)控 制所述閥門打開，以使所述熱震材料通過所述閥門落出。進(jìn)一步，所述容器為敞口容器，其由PMMA材料制成。進(jìn)一步，所述容器設(shè)置有一定的高度，其上部的器壁上設(shè)置有作為所述熱震材料 下落起點(diǎn)的置物架，該置物架可沿器壁上下移動(dòng)，以調(diào)節(jié)所述熱震材料的下落高度。進(jìn)一步，所述熱震介質(zhì)內(nèi)設(shè)置有用于控制其溫度的溫度控制器。進(jìn)一步，所述溫度控制器控制熱震介質(zhì)的溫度范圍為0°C 150°C。進(jìn)一步，所述容器的下方設(shè)置有熱震材料回收箱，該回收箱內(nèi)鋪設(shè)有耐火氈，回收 箱的上蓋上設(shè)置有與所述第一閥門正對(duì)設(shè)置的第二閥門，第二閥門由第二電磁開關(guān)控制其 開關(guān)，該第二電磁開關(guān)與所述光電開關(guān)聯(lián)動(dòng)，所述熱震材料落出所述容器后通過第二閥門 落入回收箱。進(jìn)一步，所述容器的下方設(shè)置有熱震介質(zhì)回收容器。進(jìn)一步，所述熱震介質(zhì)為不具腐蝕性的液體。進(jìn)一步，所述熱震介質(zhì)為水、四氯化碳液體或硅膠液體。本發(fā)明通過控制熱震材料的下落高度、熱震介質(zhì)的深度，以控制熱震材料通過熱 震介質(zhì)的時(shí)間，本發(fā)明具有熱震時(shí)間跨度大、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明熱震實(shí)驗(yàn)儀包括容器1，容器1為敞口容器，其為整個(gè)儀器的框 架，其由PMMA材料制成。容器1為筒狀結(jié)構(gòu)，其設(shè)置有一定的高度，其上部的器壁上設(shè)置有 作為熱震材料下落起點(diǎn)的置物架11，置物架11可沿器壁上下移動(dòng)，以調(diào)節(jié)熱震材料的下落 高度。容器1內(nèi)裝有設(shè)定深度的熱震介質(zhì)3，熱震介質(zhì)3可為不具腐蝕性的液體，如水、四 氯化碳液體或硅膠液體等各種液體，熱震介質(zhì)3內(nèi)設(shè)置有用于控制其溫度的溫度控制器2。 容器1底部設(shè)置有使熱震材料通過的第一閥門6，第一閥門6由閥門控制單元控制其關(guān)閉， 熱震材料從熱震介質(zhì)3正上方的設(shè)定高度自由落體落下，穿過熱震介質(zhì)3后，并由第一閥門 6落出容器1。閥門控制單元包括光電開關(guān)4、第一電磁開關(guān)5，第一電磁開關(guān)5與光電開關(guān)4聯(lián) 動(dòng)設(shè)置，第一電磁開關(guān)5控制第一閥門6的關(guān)閉。光電開關(guān)4設(shè)置在設(shè)定的高度，熱震材料 落下時(shí)將觸發(fā)光電開關(guān)4，進(jìn)而聯(lián)動(dòng)第一電磁開關(guān)5，使得第一電磁開關(guān)5控制第一閥門6 打開，即熱震材料觸發(fā)光電開關(guān)4時(shí)，第一閥門6同時(shí)被打開，以實(shí)現(xiàn)熱震材料及時(shí)快速的 通過第一閥門6落出。容器1的下方設(shè)置有熱震材料回收箱12，其內(nèi)鋪設(shè)有耐火氈7，回收箱12的上蓋 上設(shè)置有第二閥門10，第二閥門10設(shè)置在第一閥門6的正下方，第二閥門10由第二電磁開 關(guān)9控制其開關(guān)，第二電磁開關(guān)9也與光電開關(guān)4聯(lián)動(dòng)，熱震材料落出容器1后通過第二閥 門10落入回收箱12內(nèi)。本發(fā)明的具體操作過程為讓熱震材料從一定高度H自由落體，穿過深度為S的熱 震介質(zhì)3后與之脫離結(jié)束熱震。通過調(diào)節(jié)自由落體的高度H可控制熱震材料穿過熱震介質(zhì) 3的速度；通過調(diào)節(jié)熱震介質(zhì)3的深度S可控制熱震材料穿過熱震介質(zhì)3的路程，進(jìn)而可控 制熱震材料通過熱震介質(zhì)3的時(shí)間，即熱震持續(xù)的時(shí)間。本發(fā)明中各部件功能容器1 整個(gè)儀器的框架，用來裝熱震介質(zhì)。置物架11可上 下滑動(dòng)以調(diào)節(jié)材料下落高度H。容器1的下方設(shè)置有熱震介質(zhì)回收容器8，其用來接住流出 的熱震介質(zhì)。溫度控制器2:用來控制熱震介質(zhì)的溫度，可控范圍為0°C-150°C。熱震介質(zhì) 3 可為水、油等各種液體，使高溫材料通過時(shí)溫度迅速降低發(fā)生熱震。光電開關(guān)4 材料自 由下落到與光電開關(guān)4相同水平高度時(shí)，可將其觸發(fā)進(jìn)而打開電磁開關(guān)。第一電磁開關(guān)5、 第二電磁開關(guān)9 其右端固定，左端可左右自由伸縮，迅速完成開關(guān)動(dòng)作，用來控制閥門的 打開和關(guān)閉。第一閥門6、第二閥門10 與電磁開關(guān)相連，可隨著電磁閥的觸發(fā)而迅速開關(guān)。 當(dāng)材料通過第一閥門6時(shí)會(huì)有少量熱震介質(zhì)流出，由于材料下落速度遠(yuǎn)大于熱震介質(zhì)流出 速度，故材料可通過第二閥門10而熱震介質(zhì)被第二閥門10攔截，流出的熱震介質(zhì)繼而流入 熱震介質(zhì)回收容器8。耐火氈7 對(duì)下落的材料起緩沖作用。粗略估算時(shí)間可用自由落體+勻速直線運(yùn)動(dòng)。從材料開始下落到與熱震介質(zhì)接觸 可看作自由落體運(yùn)動(dòng)，穿過熱震介質(zhì)的過程可看作勻速直線運(yùn)動(dòng)。則熱震時(shí)間為
辦講其誤差A(yù) = 0(0. lms)精確計(jì)算可用超越方程
其中，S為熱震介質(zhì)的深度；H為材料自由下落的高度；t為材料經(jīng)過熱震介質(zhì)的時(shí) 間，即熱震持續(xù)時(shí)間；g為重力加速的；n為熱震介質(zhì)的粘滯系數(shù)；P為材料的密度；r為材 料的特征長度。以3_X4_X36_的氧化鋁試件為例，S+H最大取1. 5m, S取0. 04-1. 5m，則可控 制的熱震時(shí)間下限tmin = 8ms，熱震時(shí)間上限t_ = 0. 45s。由于材料熱震損傷開始的時(shí)間 為10ms數(shù)量級(jí)，故本發(fā)明適用于材料抗熱震性能的研究。
權(quán)利要求
熱震實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，該儀器包括裝有設(shè)定深度的熱震介質(zhì)的容器，其底部設(shè)置有使熱震材料通過的閥門，該閥門由閥門控制單元控制其開關(guān)，熱震材料從所述熱震介質(zhì)正上方的設(shè)定高度自由落體落下，穿過熱震介質(zhì)，并由閥門落出所述容器。
2.如權(quán)利要求1所述的熱震實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，所述閥門控制單元包括相互聯(lián)動(dòng) 的光電開關(guān)和電磁開關(guān)，該光電開關(guān)設(shè)置在設(shè)定的高度，所述熱震材料落下時(shí)觸發(fā)光電開 關(guān)，進(jìn)而聯(lián)動(dòng)電磁開關(guān)，使得電磁開關(guān)控制所述閥門打開，以使所述熱震材料通過所述閥門 落出。
3.如權(quán)利要求1所述的熱震實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，所述容器為敞口容器，其由PMMA材 料制成。
4.如權(quán)利要求1所述的熱震實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，所述容器設(shè)置有一定的高度，其上 部的器壁上設(shè)置有作為所述熱震材料下落起點(diǎn)的置物架，該置物架可沿器壁上下移動(dòng)，以 調(diào)節(jié)所述熱震材料的下落高度。
5.如權(quán)利要求1所述的熱震實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，所述熱震介質(zhì)內(nèi)設(shè)置有用于控制 其溫度的溫度控制器。
6.如權(quán)利要求5所述的熱震實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，所述溫度控制器控制熱震介質(zhì)的 溫度范圍為0°C 150°C。
7.如權(quán)利要求1所述的熱震實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，所述容器的下方設(shè)置有熱震材料 回收箱，該回收箱內(nèi)鋪設(shè)有耐火氈，回收箱的上蓋上設(shè)置有與所述第一閥門正對(duì)設(shè)置的第 二閥門，第二閥門由第二電磁開關(guān)控制其開關(guān)，該第二電磁開關(guān)與所述光電開關(guān)聯(lián)動(dòng)，所述 熱震材料落出所述容器后通過第二閥門落入回收箱。
8.如權(quán)利要求1所述的熱震實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，所述容器的下方設(shè)置有熱震介質(zhì) 回收容器。
9.如權(quán)利要求1所述的熱震實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，所述熱震介質(zhì)為不具腐蝕性的液體。
10.如權(quán)利要求9所述的熱震實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于，所述熱震介質(zhì)為水、四氯化碳液 體或硅膠液體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱震實(shí)驗(yàn)儀器，包括裝有設(shè)定深度的熱震介質(zhì)的容器，其底部設(shè)置有使熱震材料通過的閥門，該閥門由閥門控制單元控制其開關(guān)，熱震材料從所述熱震介質(zhì)正上方的設(shè)定高度自由落體落下，穿過熱震介質(zhì)，并由閥門落出所述容器。本發(fā)明通過控制熱震材料的下落高度、熱震介質(zhì)的深度，以控制熱震材料通過熱震介質(zhì)的時(shí)間，本發(fā)明具有熱震時(shí)間跨度大、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N3/18GK101852702SQ20101018349
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者宋凡, 李偉, 許向紅, 邵穎峰 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所