本實用新型涉及金屬材料力學性能測試，尤其涉及液壓鼓脹試驗，特別涉及一種微型試樣。

背景技術(shù)：

核設(shè)施、電站和石油化工等設(shè)備是高度危險的設(shè)施,所以這些設(shè)施的一些結(jié)構(gòu)設(shè)計都是按比較保守的原則來設(shè)計的。二十世紀七十年代末，當時一些國家的核電站運行時間即將到達設(shè)計的壽命，人們面臨停止使用或繼續(xù)運行的選擇。因此，必須對在役設(shè)備結(jié)構(gòu)的材料力學性能進行測試。由于這些材料長期處于高溫或輻射等條件下運行，在服役一段時間以后，需要確定材料的性能有沒有變化，從而確定這些結(jié)構(gòu)能否延壽安全運行。用傳統(tǒng)的方法來測試材料力學性能，所需標準試件的體積較大，若從在役結(jié)構(gòu)上提取，必將對結(jié)構(gòu)造成損傷，是不可行的。于是迫切需要有新的測量技術(shù)。從上世紀八十年代開始，一些科技工作者分別提出了各種微型試樣試驗方法。所謂微型試樣試驗方法是指從設(shè)備上取下不足以對設(shè)備構(gòu)成損傷的較小試樣，然后對其進行研究。在這個領(lǐng)域中，最引人注目的就是小沖桿試驗技術(shù)。小沖桿試驗是一種以微型圓盤狀試樣為試驗對象的力學性能試驗方法，該方法通過固定圓盤試樣邊緣，以機械加載方式利用沖桿的半球形沖頭或沖桿頂端的鋼珠對試樣中心處進行加載直至破裂，通過試驗數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)確定材料的力學性能。小沖桿試驗的微型試樣為通常為厚度0.5mm，直徑10mm以下的圓片。由于其與傳統(tǒng)標準試樣相比極為微小，使得從在役設(shè)備上取樣并確定材料實際性能成為可能。

二十多年以來，微型試樣測試技術(shù)得到了極大發(fā)展，現(xiàn)在這個技術(shù)已經(jīng)開始用于測量材料的彈塑性性能、斷裂韌度、韌-脆轉(zhuǎn)變溫度(DBTT)等各種力學參數(shù)，并開始在蠕變和損傷的研究中發(fā)揮作用，并應(yīng)用到電廠、壓力容器等化工設(shè)施和核設(shè)施等多個領(lǐng)域。此外，有些材料在實際應(yīng)用時就較薄，厚度僅幾毫米，例如焊縫及其熱影響區(qū)、渦輪機中的葉片和修復(fù)牙齒的聚合材料等，用小沖桿試驗技術(shù)來測量它們的力學 性能更接近實際應(yīng)用條件。

但是，小沖桿試驗過程中小圓片試樣的受力狀態(tài)復(fù)雜，難以進行有效的理論分析以獲得解析解，因而其研究主要集中在試驗的數(shù)據(jù)積累，以及在數(shù)據(jù)積累的基礎(chǔ)上得到小沖桿試驗結(jié)果與材料力學性能相關(guān)聯(lián)的經(jīng)驗公式，以及通過有限元計算對試驗過程進行仿真，并用各種假設(shè)對數(shù)據(jù)進行解讀上。然而由于小沖桿試驗對試樣的加工方法、表面狀況，沖桿的對中度，下夾具平臺的孔徑等因素極為敏感，而上述因素在試驗準備和進行過程中較難控制，所得到的數(shù)據(jù)中包含有過多失控因素造成的差異，造成小沖桿試驗的可靠性不能得到有效保證。

基于上述原因，為了能掙準確的反映試樣的真實受力，提高試驗的可靠性，本發(fā)明人提出了一種液壓鼓脹試驗方法(申請?zhí)枮?01410612056.2)，該液壓鼓脹試驗方法使試樣在液壓油的壓力的作用下鼓脹變形，直至試樣破裂；并用工業(yè)相機獲取所述位移傳導部件的位移值,同步記錄試樣所受的壓力值。由于在加載過程中，只存在液體的壓力，避免了小沖桿試驗技術(shù)中的試樣需要承受球形沖頭的壓力，沖頭與試樣之間的摩擦力，試樣受力狀況更簡單，試樣僅承受均勻的壓力，因而，有效保證了測試結(jié)果的準確性和可靠性。

由此可以看出，上述液壓鼓脹試驗方法具有更加廣泛的應(yīng)用前景，因此，有必要對上述液壓鼓脹試驗方法進行進一步的完善和改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種微型試樣，能夠降低微型試樣的初始變形對試驗結(jié)果的影響，提高液壓鼓脹試驗結(jié)果的準確度。

為達到上述目的，本實用新型提出一種微型試樣，其中，所述微型試樣包括試樣本體，所述試樣本體為片狀體，在所述試樣本體的表面上設(shè)有朝向標識物，所述朝向標識物朝向或背向所述試樣本體的彎曲方向。

如上所述的微型試樣，其中，所述試樣本體還設(shè)置有表示身份信息的唯一性標識物。

如上所述的微型試樣，其中，所述試樣本體為正多邊形的片狀，所述正多邊形有n條邊，其中n為大于3的整數(shù)，所述唯一性標識物設(shè)置于所述試樣本體的側(cè)面。

如上所述的微型試樣，其中，所述唯一性標識物為條形碼，所述條形碼含有所述 微型試樣的唯一性身份信息。

如上所述的微型試樣，其中，所述試樣本體還設(shè)置有方向標識物，所述方向標識物用以標記所述試樣本體的裝夾方向。

如上所述的微型試樣，其中，所述試樣本體為正多邊形的片狀，所述正多邊形有n條邊，其中n為大于3的整數(shù)，在所述正多邊形的頂點處具有切角，所述切角的數(shù)量小于或等于n，在任意一所述切角處設(shè)置有方向標識物。

如上所述的微型試樣，其中，所述試樣本體為正多邊形的片狀，所述正多邊形有n條邊，其中n為大于3的整數(shù)，在所述正多邊形的頂點處具有切角，所述切角的數(shù)量小于或等于n。

如上所述的微型試樣，其中，所述試樣本體向上彎曲，所述朝向標識設(shè)置于所述試樣本體的上表面。

如上所述的微型試樣，其中，所述試樣本體的厚度為0.4mm至0.6mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下特點和優(yōu)點：

本實用新型中，在微型試樣的試樣本體表面設(shè)置有朝向標識物，該朝向標識物朝向或背向試樣本體的彎曲方向，通過該朝向標識物，進行微型試樣試驗的試驗人員可以明確地知道試樣本體其初始變形的彎曲方向，也就可以采取相應(yīng)的措施減少由初始變形引起的測量誤差，提高檢測的精度。例如可以統(tǒng)一將同一材料的微型試樣以被朝向標記物所標記的表面朝上的方式安裝在試樣夾具上，這樣在進行試驗結(jié)果分析時，對于同一材料的不同微型試樣之間由初始變形而引起的數(shù)值差距就可以明顯減少，使得試驗結(jié)果與材料力學性能相關(guān)聯(lián)的經(jīng)驗公式能夠更真實的反映微型試樣力學性能的實際情況。

附圖說明

在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本實用新型公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本實用新型的理解，并不是具體限定本實用新型各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型的教導下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本實用新型。

圖1為本實用新型提出的微型試樣的俯視圖；

圖2為本實用新型提出的微型試樣的側(cè)視圖；

圖3位本實用新型提出的微型試樣的仰視圖；

圖4為本實用新型微型試樣初始變形的示意圖；

圖5為微型試樣試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明：

100-微型試樣；110-本體；111-上表面；120-朝向標識物；130-唯一性標識物；140-方向標識物；150-切角；A-壓緊區(qū)域；B-邊緣區(qū)域；

1-底座；2-夾持螺母；4-壓蓋；5-把手；6-液壓腔；7-注油孔；8-位移傳導部件；9-標尺條紋；10-工業(yè)相機；11-吸收板。

具體實施方式

結(jié)合附圖和本實用新型具體實施方式的描述，能夠更加清楚地了解本實用新型的細節(jié)。但是，在此描述的本實用新型的具體實施方式，僅用于解釋本實用新型的目的，而不能以任何方式理解成是對本實用新型的限制。在本實用新型的教導下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本實用新型的任意可能的變形，這些都應(yīng)被視為屬于本實用新型的范圍。

請參考圖1至圖3，其中圖1為本實用新型提出的微型試樣的俯視圖；圖2為本實用新型提出的微型試樣的側(cè)視圖；圖3位本實用新型提出的微型試樣的仰視圖。如圖1至3圖所示，本實用新型提出的微型試樣100例如為厚度0.5mm，直徑10mm以下的圓片或10mm×10mm的方片，微型試樣100包括試樣本體110，試樣本體110為片狀體，在試樣本體110的表面111上設(shè)有朝向標識物120，被朝向標識物120所標記的表面111朝向或背向試樣本體110的彎曲方向。

微型試樣100為待測金屬經(jīng)過機加工而成，在上述加工過程中會引起微型試樣100的輕微變形，即微型試樣100的初始變形。雖然這種初始變形人類的肉眼很難觀察到，但對于微型試樣的液壓鼓脹試驗而言卻會引入測量誤差，進而影響測量精度。本實用新型提出的微型試樣100，通過朝向標識物120有效的對微型試樣100的初始變形情況進行了標識，明確的反映了微型試樣100初始變形的彎曲方向；同時通過該朝向標識物120還可以規(guī)定微型試樣100的安裝方向。這樣，在進行試驗時，試驗人員不但可以明確地知道微型試樣100初始變形的彎曲方向，還能通過統(tǒng)一微型試樣 100的安裝方向有效地減少由初始變形引起的測量誤差，提高檢測的精度。其中，如圖1所述，朝向標識物120可以為由噴涂于試樣本體110表面111上的層狀物，例如為顏料噴涂所形成的圓點或圓斑或圓盤，又或者，朝向標識物120為圓形標簽，粘貼于試驗本體110的表面111上；當然，朝向標識物120還能以本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的其它形式及方式設(shè)置于試樣本體110的表面111上。

在本實用新型一個可選的例子中，如圖1、圖2、圖3和圖4(圖4為本實用新型微型試樣初始變形的示意圖，意在更清楚地說明初始變形的彎曲方向，在實際的試驗中這種初始變形十分微小是肉眼很難分辨的)和圖5所示，試樣本體110向上彎曲，朝向標識120設(shè)置于試樣本體110的上表面，并將該微型試樣100以朝向標識物120向上的方式安裝在試驗裝置上。如圖5所示，在進行試驗時，液壓油由試樣本體110的下表面向上沖擊，微型試樣100在液壓油的壓力作用下鼓脹變形，直至微型試樣100破裂。由于在放置微型試樣100時，保持了同一材料的微型試樣100的彎曲方向一致進而減少了不同微型試樣之間初始變形的差別，在進行試驗結(jié)果分析時，對于同一材料的不同微型試樣100的壓力變形曲線的偏差就可以明顯減少，使得該壓力變形曲線能夠更真實的反映微型試樣力學性能的實際情況。并且，在上述過程中，與試樣本體110向下彎曲的情況相比，減少了試樣本體110由向下彎曲到基本水平再到向上彎曲的過程，也就相應(yīng)避免了微型試樣100自身彈性變形對變形位移的消減作用，由其得到的壓力變形曲線也就能夠更真實的反映微型試樣的變形位移與其所受到的壓力之間的關(guān)系，進一步的提高了試驗的精度。

在本實用新型一個可選的例子中，如圖1、圖2所示，試樣本體110設(shè)置有唯一性標識物130，該唯一性標識物130中含有微型試樣的唯一性身份信息。通過該唯一性標識物130能夠有效防止微型試樣100的混淆和誤用，便于對微型試樣100的管理和使用，同時也進一步保證了試驗結(jié)果的準確性。

優(yōu)選的，唯一性標識物130為條形碼，條形碼中含有微型試樣的唯一性身份信息，該信息能夠被計算機順利讀取，以便于更好的記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)。條形碼以噴涂的方式設(shè)置于試樣本體110的側(cè)面，以防止微型試樣100鼓脹破裂時條形碼受到破壞。當然條形碼也可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的其它方式或其他形式設(shè)置在試樣本體110上。條形碼可以采用黑底白條或白底黑條，條碼的方向垂直于試樣本體110。并且，朝向標識120還可以同時用于標記條形碼的朝向，進而利于約定計算機對條形碼的讀 取方向。

在本實用新型一個可選的例子中，如圖1、圖2和圖3所示，試樣本體110設(shè)置有方向標識物140，用以標記試樣本體110的裝夾方向，方向標識物140與朝向標識物120相結(jié)合，可以保證微型試樣100裝夾時與夾具的唯一組合，更進一步的減少因裝夾位置的微小不同而產(chǎn)生的誤差，保證試驗結(jié)果的準確性。方向標識物140與唯一性標識物130相結(jié)合，還可以方便計算機讀取唯一性標識130中的信息。

在本實用新型的一個可選的例子中，如圖1和圖3所示，試樣本體110為正多邊形的片狀體，該正多邊形有n條邊，其中n為大于3的整數(shù)，在正多邊形的頂點處具有切角，切角的數(shù)量小于等于n。現(xiàn)有技術(shù)中的微型試樣多呈圓盤形，其更容易被夾具夾緊，但這也導致了試驗結(jié)果被引入了由夾具的夾持力所帶來的不必要的誤差。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實施例中的微型試樣100呈具有切角的正多邊形，能夠有效降低夾具的夾持力對試驗結(jié)果的影響。具體的，如圖1所示，壓蓋4(即夾具)對于試樣本體110的壓緊區(qū)域A呈環(huán)形，在壓緊區(qū)域A之外為邊緣區(qū)域B。由于壓蓋4用以壓緊試樣本體110的下端面難以加工的完全平整，在試樣本體110被壓蓋4壓緊時，邊緣區(qū)域B處會發(fā)生少許的變形，但是邊緣區(qū)域B的這種變形恰恰彌補了壓蓋4下端面的不平整，更有利于壓蓋4與試樣本體110之間的密封，同時也降低了壓蓋4所產(chǎn)生的壓緊力(也就是夾持力)對試驗結(jié)果的影響。同時，在本實用新型中，在正多邊形的頂角處具有切角，適當減少了邊緣區(qū)域B處的面積，既保留了邊緣區(qū)域B處的少許變形，又避免了因邊緣區(qū)域B的面積過大而引起的初始翹曲或變形過大，相應(yīng)的也就避免了由于初始翹曲過大所引起的試驗結(jié)果的不準確。

在本實用新型一個可選的例子中，試樣本體110的厚度為0.4mm至0.6mm，由待測金屬經(jīng)過機加工而成。加工時，首先將試樣本體110加工為呈正方形(10mm×10mm)的片狀體。之后，在其四個頂角處進行切角，其中，切角處距離正方形頂點的長度的范圍為試樣本體厚度的1倍至4倍，試樣本體110的厚度優(yōu)選為0.5mm，切角處距離正方形頂點的長度優(yōu)選為2mm(切角后由正方形的邊長所形成的長邊的長度為6mm)；切角的角度a為45度，即由切角所形成的短邊與正方形的長邊之間的夾角為135度，由切角所形成的短邊的邊長為2.82mm。最后，對試樣本體110進行檢測和標識，檢測試樣本體110的彎曲方向并將經(jīng)檢測后的試樣本體110按初始變形彎曲方向朝上的方式放置；將朝向標識物120設(shè)置于試樣本體110上表面的中心處， 唯一標識物130設(shè)置于試樣本體110的一側(cè)面上，方向標識物140設(shè)置于試樣本體110任意一切角處的側(cè)面上且不與唯一性標識物130重合。其中，試樣本體110的厚度為0.4mm至0.6mm，可以保證爆破壓力在300MPa以內(nèi)完成；若試樣本體110太厚，則不利于試驗用整體設(shè)備的設(shè)計，若試樣本體110太薄，將其試驗結(jié)果作為確定材料性能參數(shù)不準確。試樣本體110為呈正方形(10mm×10mm)的片狀體，在制作該試樣本體110時，可以方便地選用進行完沖擊試驗后的沖擊試樣作為取樣基礎(chǔ)，不但使取樣操作更為簡單方便，也減少了重復(fù)取樣對設(shè)備的傷害。

本實用新型提出的微型試樣100用于一種液壓鼓脹試驗方法，該試驗方法包括：

步驟A：檢測微型試樣100初始變形的彎曲方向；

步驟B：對微型試樣100進行朝向標識，在試樣本體110的表面上設(shè)置朝向標識物120，朝向標識物120朝向或背向試樣本體110的彎曲方向；

步驟C：將微型試樣100安裝于液壓鼓脹試驗裝置內(nèi)并固定，其中，微型試樣100以朝向標識物120朝上的方式安裝；

步驟D：向液壓鼓脹試驗裝置內(nèi)通入液壓油，使微型試樣100在液壓油的壓力作用下鼓脹變形，直至微型試樣100破裂，并記錄試驗數(shù)據(jù)。

具體的，在進行微型試樣的液壓鼓脹試驗時，首先進行步驟A，檢測微型試樣100初始變形的彎曲方向；再進行步驟B，根據(jù)該彎曲方向?qū)ξ⑿驮嚇?00進行朝向標識，之后進行步驟C，如圖5所示，將微型試樣100以朝向標識物120朝上的方式放置在液壓鼓脹試驗裝置的試樣安裝槽(圖中未標出)內(nèi)，并用壓蓋4壓緊微型試樣100的邊緣；最后進行步驟D，在液壓腔6內(nèi)通入液壓油，使微型試樣100在液壓油的壓力作用下鼓脹變形，直至微型試樣100破裂；在微型試樣100鼓脹變形直至破裂的整個過程中，用工業(yè)相機10獲取位移傳導部件8的位移值，并同步記錄微型試樣100所受到的壓力值，并由計算機得出壓力變形曲線。由于在放置微型試樣100時，保持了同一材料的微型試樣100的彎曲方向一致進而減少了不同微型試樣之間初始變形的差別，在進行試驗結(jié)果分析時，對于同一材料的不同微型試樣100的壓力變形曲線的偏差就可以明顯減少，使得該壓力變形曲線能夠更真實的反映微型試樣力學性能的實際情況。

在一個可選的例子中，步驟B還包括：在試樣本體110的側(cè)面設(shè)置唯一性標識物130以對微型試100樣進行身份標識，以及在所述試樣本體110的側(cè)面設(shè)置方向標 識物140，以標記微型試樣100的裝夾方向。通過唯一性標識物130能夠有效防止微型試樣100的混淆和誤用，便于對微型試樣100的管理和使用，也進一步保證了試驗結(jié)果的準確性。方向標識物140與朝向標識物120相結(jié)合，還可以保證微型試樣100裝夾時與夾具的唯一組合，更進一步的減少因裝夾位置的微小不同而產(chǎn)生的誤差，保證試驗結(jié)果的準確性；同時方向標識物140與唯一性標識物130相結(jié)合，還可以方便計算機讀取唯一性標識130中的信息。

在一個可選的例子中，還包括步驟E：對唯一性標識物130進行掃描，由計算機讀取該唯一性標識物130中的信息。這樣，不但減少了試驗人員人工記錄的工作量，提高了效率，也大大減少了由人工記錄可能引起的誤差，進一步提高了試驗結(jié)果的準確性。其中，步驟E可以在步驟D之間進行，即在向液壓鼓脹裝置通入液壓油之前，微型試樣100完整時，先對唯一性標識物130進行掃描記錄信息；又或者步驟E可以在步驟D之后進行，即當微型試樣100破裂后在對唯一性標識物130進行掃描，由于唯一性標識物130是設(shè)置在試樣本體110的側(cè)邊上，在微型試樣鼓脹破裂后仍然可以保持完好。

在本一個可選的例子中，還包括在步驟A之前進行的步驟A0：加工微型試樣100。具體為：首先，將待測金屬經(jīng)過機加工為呈正方形(10mm×10mm)的片狀的試樣本體110；之后，在試樣本體110的四個頂角處進行切角，其中，切角處距離正方形頂點的長度的范圍為試樣本體厚度的1倍至4倍，試樣本體110的厚度優(yōu)選為0.5mm，切角處距離正方形頂點的長度優(yōu)選為2mm(切角后由正方形的邊長所形成的長邊的長度為6mm)；切角的角度a為45度，即由切角所形成的短邊與正方形的長邊之間的夾角為135度，由切角所形成的短邊的邊長為2.82mm。經(jīng)過步驟A0之后，可以在后續(xù)的試驗過程中，對微型試100樣進行身份標識，以及標記微型試樣100的裝夾方向。例如，經(jīng)過步驟A0以及步驟A之后，在步驟B中，對試樣本體110的側(cè)面設(shè)置唯一性標識物130以對微型試100樣進行身份標識，以及在所述試樣本體110的側(cè)面設(shè)置方向標識物140，以標記微型試樣100的裝夾方向，接著可以再進行步驟C和步驟D。

對上述各實施方式的詳細解釋，其目的僅在于對本實用新型進行解釋，以便于能夠更好地理解本實用新型，但是，這些描述不能以任何理由解釋成是對本實用新型的限制，特別是，在不同的實施方式中描述的各個特征也可以相互任意組合，從而組成 其他實施方式，除了有明確相反的描述，這些特征應(yīng)被理解為能夠應(yīng)用于任何一個實施方式中，而并不僅局限于所描述的實施方式。