專利名稱：小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非金屬材料的靜態(tài)壓縮力學(xué)性能測試系統(tǒng)，特別涉及室溫-77K任意溫度點的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，大尺寸非金屬材料力學(xué)性能的高溫和低溫的測試系統(tǒng)比較完備，小尺寸(小于Imm)非金屬材料的壓縮力學(xué)測試系統(tǒng)多存在于室溫的測試環(huán)境。鑒于一些特殊非金屬材料的數(shù)量較少、價格昂貴、不容易采取普通的靜態(tài)力學(xué)性能測試方法，如何獲得這些非金屬材料的靜態(tài)力學(xué)性能，特別是在低溫條件下的靜態(tài)力學(xué)性能是一個急需解決的問題。國內(nèi)目前還沒有報道小尺寸非金屬材料的低溫壓縮力學(xué)性能的測試系統(tǒng)。因次，研制適合小尺寸非金屬材料的從室溫-77K能實現(xiàn)連續(xù)控溫的靜態(tài)壓縮力學(xué)測試裝置顯得尤為迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種適合從室溫-77K的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測試系統(tǒng)，其具有較寬的溫度范圍；試驗區(qū)域控溫精確；適用于小尺寸非金屬材料(球形、柱形或方形等)的壓縮力學(xué)性能測試；測試及安裝方便。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:本發(fā)明提供的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測試系統(tǒng)，其由不銹鋼杜瓦壓縮測試系統(tǒng)I與溫控系統(tǒng)2組成；所述不銹鋼杜瓦壓縮測試系統(tǒng)I由不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110和壓縮測試系統(tǒng)111組成:所述不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110由三層不銹鋼筒套裝而成；外層不銹鋼筒10與中間層不銹鋼筒11之間為絕熱真空層；中間層不銹鋼筒11與內(nèi)層不銹鋼筒13之間為貯存液氮的中空夾層；所述不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110上部側(cè)壁上設(shè)有水平貫穿外層不銹鋼筒10和中間層不銹鋼筒11的輸液端口管13和排液端口管14，所述輸液端口管13通過輸液管路33與液氮杜瓦容器32相連通；所述不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110上端口蓋有圓盤形泡沫絕熱蓋15 ；所述壓縮測試系統(tǒng)111結(jié)構(gòu)由:位于所述內(nèi)層不銹鋼筒13內(nèi)的筒內(nèi)壓縮組件、一個杠桿千分尺22和一套加載砝碼23組成；所述筒內(nèi)壓縮組件組成如下:放置在內(nèi)層不銹鋼筒13內(nèi)底面上的導(dǎo)熱紫銅盤20 ；置于所述導(dǎo)熱紫銅盤20上表面上的壓縮盤25和一個上部帶有直徑為2-3cm圓形砝碼盤的壓縮桿21 ;所述壓縮盤25上表面中心處設(shè)有供安放待測材料的凹槽；一與氮氣源相連通的氮氣通氣管29穿過所述圓盤形泡沫絕熱蓋15伸入至所述內(nèi)層不銹鋼筒13底部；一穿過所述圓盤形泡沫絕熱蓋15與內(nèi)層不銹鋼筒13的所述導(dǎo)熱紫銅盤20相連的壓縮盤提桿29 ；分別帶有立柱和水平支撐柱的第一鐵架臺24和第二鐵架臺241，所述立柱分別由下端固定裝置固定使其呈垂向立柱狀；所述第一鐵架臺24的水平支撐柱一端與所述第一鐵架臺24的立柱固定連接，所述第一鐵架臺24的水平支撐柱另一端帶有一垂向通孔，所述壓縮桿21下端穿過該垂向通孔位于所述壓縮盤25上端面上方；所述壓縮桿21與所述垂向通孔滑動配合；所述第二鐵架臺241的水平支撐柱一端與所述第二鐵架臺241的立柱固定連接，所述第二鐵架臺24的水平支撐柱另一端固定連接所述杠桿千分尺22 ;所述杠桿千分尺22的測量端頭與所述壓縮桿21的圓形砝碼盤下端面的側(cè)邊相接觸；所述溫控系統(tǒng)2由固定在壓縮盤25上的熱電偶溫度計30和溫度控制器組成，所述溫度控制器顯示熱電偶溫度計30所處環(huán)境的溫度。所述的壓縮盤25上表面中心處的凹槽為方形凹槽、球形凹槽或柱形凹槽。所述壓縮桿21的圓形砝碼盤之下的上部圓柱桿直徑大于下部壓縮端頭直徑。所述的氮氣輸氣管29插入內(nèi)層不銹鋼筒13的末端為不銹鋼圓管。所述液氮杜瓦容器32為具有自增壓功能的液氮杜瓦容器。放置在內(nèi)層不銹鋼筒13內(nèi)底面上的導(dǎo)熱紫銅盤20中心處的壓縮盤25為一水平放置的直徑為2-3cm扁圓柱形壓縮盤；壓縮盤的圓周邊緣有2-4個螺紋通孔，螺釘通過螺紋孔把壓縮盤固定在導(dǎo)熱紫銅盤20中心；壓縮盤的圓心根據(jù)待測材料尺寸的不同設(shè)有一定深度方形、球形或柱形凹槽；導(dǎo)熱紫銅盤20的圓周邊緣處以圓心為對稱點設(shè)有兩個螺紋通孔；用以提升導(dǎo)熱紫銅盤20上、下移動的壓縮盤提桿29固定在一個螺紋通孔內(nèi)；所述壓縮桿21是一個具有一定長度、上端部帶有直徑為2-3cm的薄圓盤形砝碼盤的柱狀結(jié)構(gòu)；所述壓縮桿21柱狀結(jié)構(gòu)與破碼盤連接的部分為一定長度,直徑為6-8_柱體，其下部為一定長度，直徑為3-5mm的柱體；壓縮桿21上端部的薄圓盤形水平砝碼盤與壓縮桿21的下端壓縮表面保持嚴(yán)格水平；本發(fā)明提供的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測試系統(tǒng)具有以下優(yōu)
占-
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1、適用于寬的溫度范圍(室溫一77K)；2、適用于非金屬材料小尺寸的壓縮力學(xué)性能測試；3、可以實現(xiàn)精確控溫，整個測試區(qū)域溫度梯度?。?、適用于多種形狀非金屬材料的靜態(tài)壓縮力學(xué)性能測試；5、安裝方便。


圖1為本發(fā)明的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為不銹鋼杜瓦容器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為壓縮桿結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面通過附圖及實施例進一步描述本發(fā)明:圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為不銹鋼杜瓦容器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為壓縮桿結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，本發(fā)明的用于室溫-77K的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測試系統(tǒng)，其由不銹鋼杜瓦壓縮測試系統(tǒng)I和溫控系統(tǒng)2組成；所述不銹鋼杜瓦壓縮測試系統(tǒng)I包括:一不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110與一套壓縮測試組件111組成；所述不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110是一個由3層不銹鋼筒套裝而成；外層不銹鋼筒10與中層不銹鋼筒11之間為真空絕熱層；內(nèi)層不銹鋼筒12與中層不銹鋼筒11之間設(shè)一距離為2-3cm的空心夾層；在不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110的上端部一定高度處設(shè)有水平貫穿外層不銹鋼筒10和中層不銹鋼筒11的輸液端口管13和排液端口管14 ;所述輸液端口管13和排液端口管14以其所在水平圓周中心為對稱點對稱分布；在不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110上端開口處蓋有一圓盤形泡沫絕熱蓋15 ；所述壓縮測試系統(tǒng)組件111包括:一個水平放置在內(nèi)層不銹鋼筒12內(nèi)底面上的導(dǎo)熱紫銅盤20 ;—個頂端帶有直徑為2-3cm的薄圓形砝碼盤的壓縮桿21 個杠桿千分尺22 ;—套加載砝碼23 ;分別固定壓縮桿21與杠桿千分尺22的第一鐵架臺24和第二鐵架臺241 ;導(dǎo)熱紫銅盤20上表面中心處設(shè)有一水平放置的直徑為2-3cm扁圓柱形壓縮盤25 ;壓縮盤25的圓周邊緣有2_4個螺紋通孔26，螺釘通過螺紋孔26把壓縮盤25固定在導(dǎo)熱紫銅盤20上表面；壓縮盤25的圓心根據(jù)材料測試尺寸的不同設(shè)有一定深度方形、球形或柱形凹槽27 ;導(dǎo)熱紫銅盤20的圓周邊緣處以圓心為對稱點設(shè)有兩個螺紋通孔28 ;用以提升導(dǎo)熱紫銅盤20上、下移動的提桿29固定在一個螺紋通孔28內(nèi)；所述壓縮桿21是一個具有一定長度、上端部帶有直徑為2-3cm的薄圓盤形砝碼盤的柱狀結(jié)構(gòu)；所述壓縮桿21柱狀結(jié)構(gòu)與砝碼盤連接的部分為一定長度，直徑為6-8mm柱體,其下部為一定長度,直徑為3_5mm的柱體；壓縮桿21上端部的薄圓盤形砝碼盤與壓縮桿21的下端壓縮表面保持嚴(yán)格水平；固定壓縮桿21的鐵架臺24上有一個與壓縮桿21動配合用來固定壓縮桿21的固定套圈210 ；所述溫控系統(tǒng)2包括:固定在壓縮盤25上的熱電偶溫度計30 ;固定在壓縮盤提桿29上的氮氣通氣管路31 ;一個具有自增壓功能的液氮杜瓦容器32 ;所述液氮杜瓦容器32通過輸液管33與不銹鋼杜瓦容器2的輸液端口管13連接；本發(fā)明的不銹鋼杜瓦容器系統(tǒng)110、壓縮盤25及固定套圈210為不銹鋼及低溫鋼材料；壓縮桿21及加載砝碼23為鋁合金材料。試驗時，將本發(fā)明的不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110的輸液端口管13通過輸液管33與液氮杜瓦容器32連接；壓縮盤25通過螺釘固定在導(dǎo)熱紫銅盤20上，熱電偶30固定在壓縮盤25的測試區(qū)；提桿29固定在導(dǎo)熱紫銅盤20的螺紋孔26內(nèi)；把待測試樣3放置在壓縮盤25中心的凹槽27內(nèi)；通過提桿29把裝好試樣3的導(dǎo)熱紫銅盤20水平放置到不銹鋼杜瓦筒110的內(nèi)層不銹鋼筒12底部；把壓縮桿21穿過固定套圈210固定在鐵架臺24上，調(diào)節(jié)鐵架臺24的高度使壓縮桿21的下端面剛好與試樣3接觸并保持壓縮桿21上端部砝碼盤保持水平；固定在另一鐵架臺24上的杠桿千分尺22的杠桿端頭緊貼在砝碼盤的下端面；氮氣通氣管路31通過提桿29固定在壓縮盤25附近，調(diào)節(jié)氮氣的流量排空不銹鋼筒系統(tǒng)110的內(nèi)層不銹鋼筒12內(nèi)的空氣；圓盤形泡沫絕熱蓋15覆蓋在不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110的上端開口處；調(diào)節(jié)液氮杜瓦容器32內(nèi)壓力，通過輸液管33把液氮輸入不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110的中間層不銹鋼筒11與內(nèi)層不銹鋼筒12的夾層內(nèi)；調(diào)節(jié)氮氣的流量控制不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110的內(nèi)層不銹鋼筒12內(nèi)的溫度達到待測試的溫度；把加載砝碼23逐個放置在壓縮桿21上端部的砝碼盤上實現(xiàn)載荷加載，杠桿千分尺22記錄壓縮位移的變化；整個壓縮力學(xué)測試均在密閉的不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)110的內(nèi)層不銹鋼筒12內(nèi)完成。
權(quán)利要求
1.一種小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測試系統(tǒng)，其由不銹鋼杜瓦壓縮測試系統(tǒng)(I)與溫控系統(tǒng)(2 )組成； 所述不銹鋼杜瓦壓縮測試系統(tǒng)(I)由不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)(110)和壓縮測試系統(tǒng)(111)組成:所述不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)(110)由三層不銹鋼筒套裝而成；外層不銹鋼筒(10)與中間層不銹鋼筒(11)之間為絕熱真空層；中間層不銹鋼筒(11)與內(nèi)層不銹鋼筒(13)之間為貯存液氮的中空夾層；所述不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)(110)上部側(cè)壁上設(shè)有水平貫穿外層不銹鋼筒(10)和中間層不銹鋼筒(11)的輸液端口管(13)和排液端口管(14)，所述輸液端口管(13)通過輸液管路(33)與液氮杜瓦容器(32)相連通；所述不銹鋼杜瓦筒系統(tǒng)(110)上端口蓋有圓盤形泡沫絕熱蓋(15)； 所述壓縮測試系統(tǒng)(111)結(jié)構(gòu)由位于所述內(nèi)層不銹鋼筒(13)內(nèi)的筒內(nèi)壓縮組件、一個杠桿千分尺(22)和一套加載砝碼(23)組成； 所述筒內(nèi)壓縮組件組成如下: 放置在內(nèi)層不銹鋼筒(13)內(nèi)底面上的導(dǎo)熱紫銅盤(20)； 置于所述導(dǎo)熱紫銅盤(20)上表面上的壓縮盤(25)和一個上部帶有直徑為2-3cm圓形砝碼盤的壓縮桿(21);所述壓縮盤(25)上表面中心處設(shè)有供安放待測材料的凹槽； 一與氮氣源相連通的氮氣通氣管(29)穿過所述圓盤形泡沫絕熱蓋(15)伸入至所述內(nèi)層不銹鋼筒(13)底部；一穿過所述圓盤形泡沫絕熱蓋(15)與所述導(dǎo)熱紫銅盤(20)相連的壓縮盤提桿(29)；分別帶有立柱和水平支撐柱的第一鐵架臺(24)和第二鐵架臺(241)，所述立柱分別由下端固定裝置固定使其呈垂向立柱狀；所述第一鐵架臺(24)的水平支撐柱一端與所述第一鐵架臺(24)的立柱固定連接，所述第一鐵架臺(24)的水平支撐柱另一端帶有一垂向通孔，所述壓縮桿(21)下端穿過該垂向通孔位于所述壓縮盤(25)上端面上方；所述壓縮桿(21)與所述垂向通孔滑動配合； 所述第二鐵架臺(241)的水平支撐柱一端與所述第二鐵架臺(241)的立柱固定連接，所述第二鐵架臺(241)的水平支撐柱另一端固定連接所述杠桿千分尺(22);所述杠桿千分尺(22)的測量端頭與所述壓縮桿(21)的圓形砝碼盤下端面的側(cè)邊相接觸； 所述溫控系統(tǒng)(2 )由固定在壓縮盤(25 )上的熱電偶溫度計(30 )和溫度控制器組成，所述溫度控制器顯示熱電偶溫度計(30)所處環(huán)境的溫度。
2.按權(quán)利要求1所述的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述的壓縮盤(25)上表面中心處的凹槽為方形凹槽、球形凹槽或柱形凹槽。
3.按權(quán)利要求1所述的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮桿(21)的圓形砝碼盤之下的壓縮桿上部圓柱桿直徑大于下部壓縮端頭直徑。
4.按權(quán)利要求1所述的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述的氮氣輸氣管(29)插入內(nèi)層不銹鋼筒(13)的末端為不銹鋼圓管。
5.按權(quán)利要求1所述的小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述液氮杜瓦容器(32)為具有自增壓功能的液氮杜瓦容器。
全文摘要
一種小尺寸非金屬材料連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測試系統(tǒng)，由不銹鋼杜瓦壓縮測試與溫控系統(tǒng)組成；杜瓦壓縮測試系統(tǒng)包括不銹鋼杜瓦筒及壓縮組件；杜瓦筒由三層不銹鋼筒套裝而成；其上部側(cè)壁上設(shè)水平貫穿外層和中間層不銹鋼筒的輸液端口管和排液端口管，輸液端口管通過輸液管路與杜瓦容器連通；杜瓦筒系統(tǒng)上端口蓋有泡沫絕熱蓋；內(nèi)層不銹鋼筒內(nèi)底面上的導(dǎo)熱紫銅盤中心處設(shè)壓縮盤；壓縮桿是上部帶圓形砝碼盤的柱體；其下端穿過鐵架臺水平支撐柱的通孔保持豎直狀態(tài)；杠桿千分尺固定在另一鐵架臺上，杠桿端頭與壓縮桿圓形砝碼盤下端面?zhèn)冗吔佑|；熱電偶固定在壓縮盤上；適于小尺寸非金屬試樣室溫-77K溫區(qū)連續(xù)控溫靜態(tài)壓縮力學(xué)測試，結(jié)構(gòu)簡單操作方便。
文檔編號G01N3/14GK103115823SQ201310023770
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者付紹云, 肖紅梅, 渠成兵, 劉玉, 趙陽 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所