本發(fā)明涉及測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種熱縮套管回縮應(yīng)力的測試裝置。

背景技術(shù)：

“記憶效應(yīng)”型聚合物是一種高分子材料，當(dāng)聚合物受熱呈高彈態(tài)，在外力作用下被拉伸并迅速冷卻；當(dāng)溫度降低到玻璃化溫度Tg以下，聚合物從高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)；這時分子鏈的運(yùn)動被凍結(jié)，這種拉伸狀態(tài)被保留下來。當(dāng)溫度再次升高時，聚合物恢復(fù)到原有狀態(tài)。聚合物以其獨(dú)特的力學(xué)行為，在高分子加工領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的魅力，并在熱縮行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。

當(dāng)前，熱縮產(chǎn)品生產(chǎn)過程控制的表征手段較少，廣泛應(yīng)用的表征方式有熱延伸和凝膠含量的測定，這兩種都在一定程度上反映熱縮產(chǎn)品在輻照加工后的交聯(lián)程度，為之后的拉伸擴(kuò)張工序提供檢測標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量控制的依據(jù)。然而，缺乏對熱收縮產(chǎn)品加熱回縮的表征檢測，熱縮產(chǎn)品的回縮性能對熱縮產(chǎn)品來說至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種熱縮套管回縮應(yīng)力的測試裝置，解決了檢測熱收縮產(chǎn)品加熱回縮表征的問題。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種熱縮套管回縮應(yīng)力的測試裝置，包括：封閉狀溫度控制箱，在測試過程中，所述溫度控制箱內(nèi)的測試溫度處于恒溫狀態(tài)；至少一個鏈接端子，所述鏈接端子設(shè)置在所述溫度控制箱的內(nèi)側(cè)壁上；套管收縮載體，所述套管收縮載體的一端連接于所述鏈接端子，所述套管收縮載體的另一端呈懸空狀；應(yīng)力感應(yīng)裝置，所述應(yīng)力感應(yīng)裝置設(shè)置在所述套管收縮載體的外周側(cè)；用于檢測套裝在所述套管收縮載體上的熱縮套管管壁，在所述測試溫度下發(fā)生的回縮應(yīng)力。

進(jìn)一步，所述應(yīng)力感應(yīng)裝置至少包括兩片電阻應(yīng)變片，兩片電阻應(yīng)變片關(guān)于中心對稱分布在所述套管收縮載體的外周側(cè)。

進(jìn)一步，所述應(yīng)力傳感裝置還包括兩片溫度補(bǔ)償片，兩片溫度補(bǔ)償片和兩片電阻應(yīng)變片以惠斯頓電橋的方式連接，且兩片溫度補(bǔ)償片相對設(shè)置在所述惠斯頓電橋的橋臂上。

進(jìn)一步，所述惠斯頓電橋中一條對角線上的兩個橋臂端點(diǎn)均與所述鏈接端子電連接

進(jìn)一步，所述套管收縮載體具有安裝部和測試部，所述安裝部安裝在所述鏈接端子上，所述測試部用于所述套裝熱縮套管。

進(jìn)一步，各個套管收縮載體上測試部的直徑相異。

進(jìn)一步，本熱縮套管回縮應(yīng)力的測試裝置，還包括：顯示控制系統(tǒng)，所述顯示控制系統(tǒng)通過傳輸線連接于所述鏈接端子。

進(jìn)一步，所述顯示控制系統(tǒng)包括信號調(diào)理電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明提供一種熱縮套管回縮應(yīng)力的測試裝置，控制溫度控制箱內(nèi)的溫度處于測試溫度，套裝在套管收縮載體上的熱縮產(chǎn)品受熱回縮，通過應(yīng)力感應(yīng)裝置檢測熱縮套管受熱產(chǎn)生回縮應(yīng)力，在不同條件下，測試回復(fù)力于溫度和收縮比的關(guān)系。本發(fā)明旨在于為熱縮產(chǎn)品成品，提供一種檢測其回縮性能的手段，為熱縮產(chǎn)品的開發(fā)和使用提供一種依據(jù)。

2、本發(fā)明中套管收縮載體包括安裝部和測試部，各個套管收縮載體的測試部直徑相異，可以實(shí)現(xiàn)在同一測試溫度下，測試多個不同熱縮套管，以及熱縮套管的不同收縮比率。

附圖說明

下面將以明確易懂的方式，結(jié)合附圖說明優(yōu)選實(shí)施方式，對一種熱縮套管回縮應(yīng)力的測試裝置的上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)方式予以進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明中一種熱縮套管回縮應(yīng)力的測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中套管收縮載體安裝在鏈接端子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中熱縮套管安裝在套管收縮載體上的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中圖3的a-a方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明中右套管收縮載體片受力的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明中兩片電阻應(yīng)變片、兩片溫度補(bǔ)償片以惠斯頓電橋連接方式連接的電路圖。

附圖標(biāo)號說明：

10—溫度控制箱 20—鏈接端子 30—套管收縮載體

31—安裝部 32—測試部 40—應(yīng)力感應(yīng)裝置

41—電阻應(yīng)變片 50—顯示控制系統(tǒng) 51—傳輸線

60—熱縮套管

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對照附圖說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，并獲得其他的實(shí)施方式。

為使圖面簡潔，各圖中只示意性地表示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)。另外，以使圖面簡潔便于理解，在有些圖中具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標(biāo)出了其中的一個。在本文中，“一個”不僅表示“僅此一個”，也可以表示“多于一個”的情形。

如圖1、圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，一種熱縮套管回縮應(yīng)力的測試裝置，包括：封閉狀溫度控制箱10，在測試過程中，所述溫度控制箱10內(nèi)的測試溫度處于恒溫狀態(tài)；所述溫度控制箱10為可控升溫控制箱，所述溫度控制箱10的升溫速率可以為0-20℃/min，其最高溫度為250℃，并能在一定溫度下穩(wěn)定，溫度波動范圍在±1℃。

至少一個鏈接端子20，所述鏈接端子20設(shè)置在所述溫度控制箱10的內(nèi)側(cè)壁上；可安裝多個接口，其端口尺寸為L，能與套管收縮載體30相鏈接。鏈接端子20，所述鏈接端子20對套管收縮載體30起固定作用，同時，還可以傳輸應(yīng)力感應(yīng)裝置40產(chǎn)生的信號。

套管收縮載體30，所述套管收縮載體30的一端連接于所述鏈接端子20，所述套管收縮載體30的另一端呈懸空狀；所述套管收縮載體30呈空心、圓環(huán)狀。

應(yīng)力感應(yīng)裝置40，所述應(yīng)力感應(yīng)裝置40設(shè)置在所述套管收縮載體30的外周側(cè)；用于檢測套裝在所述套管收縮載體30上的熱縮套管60管壁，在所述測試溫度下發(fā)生的回縮應(yīng)力。

優(yōu)選的，還包括顯示控制系統(tǒng)50，所述顯示控制系統(tǒng)50通過傳輸線51連接于所述鏈接端子20；所述顯示控制系統(tǒng)50包括信號調(diào)理電路。傳輸線51和顯示控制系統(tǒng)50，所述傳輸線51將試驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷敵鲈O(shè)備上，并通過輸出設(shè)備顯示；所述顯示設(shè)備具有信號調(diào)理電路，具備信號放大功能。傳輸線51和顯示控制系統(tǒng)50可以傳輸一組或多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控，動態(tài)顯示。

熱縮產(chǎn)品為高分子聚合物，具有“記憶效應(yīng)”。所述熱縮產(chǎn)品包括但不僅限于熱縮管，熱縮編織套管等。熱縮樣品在一定收縮比，不同溫度下的熱回縮應(yīng)力，以及在一定溫度下，樣品不同收縮比的熱應(yīng)力，但不局限于上述兩種狀態(tài)。

針對上述實(shí)施例的改進(jìn)，本實(shí)施例中，如圖3、圖4、圖6所示，所述應(yīng)力感應(yīng)裝置40至少包括兩片電阻應(yīng)變片41，兩片電阻應(yīng)變片41關(guān)于中心對稱分布在所述套管收縮載體30的外周側(cè)。所述應(yīng)力傳感裝置還包括兩片溫度補(bǔ)償片，兩片溫度補(bǔ)償片和兩片電阻應(yīng)變片41以惠斯頓電橋的方式連接，且兩片溫度補(bǔ)償片相對設(shè)置在所述惠斯頓電橋的橋臂上，所述惠斯頓電橋中一條對角線上的兩個橋臂端點(diǎn)均與所述鏈接端子20電連接。應(yīng)力感應(yīng)裝置40在250℃以內(nèi)的高溫狀態(tài)下能工作，電阻應(yīng)變片41包括但不僅限于以利用惠斯頓電橋原理為基礎(chǔ)的電阻應(yīng)變壓力傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、陶瓷/藍(lán)寶石壓力傳感器，以及利用壓電材料為基礎(chǔ)的壓電壓力傳感器。

針對上述實(shí)施例的改進(jìn)，本實(shí)施例中，如圖1、圖2所示，所述套管收縮載體30具有安裝部31和測試部32，所述安裝部31安裝在所述鏈接端子20上，所述測試部32用于套裝熱縮套管60；各個套管收縮載體30上測試部32的直徑相異。所述鏈接端子20上的安裝部31處尺寸為L(L尺寸固定)，所述鏈接端子20的測試部32處尺寸為D，壁厚為t，熱縮套管60收縮于該部分；其中，載體自身直徑D的尺寸根據(jù)熱縮套管60產(chǎn)品收縮要求定制范圍在Φ0.3-Φ80，厚度t尺寸固定；D選擇不同尺寸的套管收縮載體30，可在相同測試溫度，同時測試不同熱縮套管60以及不同收縮比率的收縮回復(fù)力(回縮應(yīng)力)。所述套管收縮載體30的彈性模量在250℃以內(nèi)變化較小，所用材料包括但不僅限于陶瓷、不銹鋼、碳鋼、鋁合金、鈦合金等。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，一種熱縮套管回縮應(yīng)力的測試方法，包括以下步驟：

S10、調(diào)節(jié)熱縮套管60所處測試空間內(nèi)的測試溫度，并使得所述測試溫度處于恒溫狀態(tài)；熱縮套管60位于溫度控制箱10內(nèi)。

S20、套裝所述熱縮套管60于套管收縮載體30上、且位于封閉的測試空間內(nèi)；套管收縮載體30固定安裝或可拆卸安裝在鏈接端子20上，所述鏈接端子20由上至下依次設(shè)置在所述溫度控制箱10的內(nèi)側(cè)壁上。

S30、檢測所述熱縮套管60管壁在所述測試溫度下產(chǎn)生的回縮應(yīng)力。

優(yōu)選的，所述步驟S30包括：

S31、從所述套管收縮載體30上取出一單位長度的套管收縮載體30段，沿著所述載體段的長度方向?qū)⑺鲚d體段截成兩半套管收縮載體30片。

S32、根據(jù)平衡條件，所述套管收縮載體30片受到的橫向外力，等于所述套管收縮載體30片截面上所受到的橫向內(nèi)力。

S33、計算出所述套管收縮載體30受到的環(huán)向應(yīng)力，與所述套管收縮載體30受到所述熱縮套管60產(chǎn)生的回縮應(yīng)力之間關(guān)系式；回縮應(yīng)力是指：在測試溫度下，熱縮套管60套裝在套管收縮載體30上時，套管收縮載體30受到熱縮套管60受熱收縮產(chǎn)生的軸向收縮應(yīng)力。環(huán)向應(yīng)力是指：在測試溫度下，套管收縮載體30受到熱縮套管60受熱收縮應(yīng)力，使套管收縮載體30受到均勻向內(nèi)擠壓，在圓周的切線方向產(chǎn)生的壓應(yīng)力。

S34、在惠斯頓電橋中一條對角線上的兩個橋臂端點(diǎn)的加載電壓。

S35、根據(jù)惠斯頓電橋原理、每片電阻應(yīng)變片41兩端的壓差、以及每片溫度補(bǔ)償片兩端的壓差，計算出所述惠斯頓電橋中另一條對角線上的兩個橋臂端點(diǎn)的壓差。

S36、根據(jù)所述惠斯頓電橋中另一條對角線上的兩個橋臂端點(diǎn)的壓差，以及所述套管收縮載體30受到的環(huán)向應(yīng)力，與所述套管收縮載體30受到所述熱縮套管60產(chǎn)生的回縮應(yīng)力之間關(guān)系式；得出所述套管熱縮載體受到所述熱縮套管60產(chǎn)生的所述回縮應(yīng)力。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，一種熱縮套管回縮應(yīng)力的測試方法，包括以下步驟：

S10、調(diào)節(jié)熱縮套管60所處測試空間內(nèi)的測試溫度，并使得所述測試溫度處于恒溫狀態(tài)；熱縮套管60位于溫度控制箱10內(nèi)；

S20、套裝所述熱縮套管60于套管收縮載體30上、且位于封閉的測試空間內(nèi)；套管收縮載體30固定安裝或可拆卸安裝在鏈接端子20上，所述鏈接端子20由上至下依次設(shè)置在所述溫度控制箱10的內(nèi)側(cè)壁上；

以惠斯頓電橋原理為基礎(chǔ)的電阻應(yīng)變壓力感應(yīng)裝置，采用最基礎(chǔ)的電阻應(yīng)變片41為感應(yīng)元件，其工作溫度可達(dá)250℃。

所用套管熱縮載體的材料假設(shè)為連續(xù)、均勻、各向同性；在250℃下，套管熱縮載體受載后的形變是彈性小變形；套管熱縮載體管壁各層纖維在形變后互不擠壓。

假設(shè)熱縮套管60受熱后為均勻收縮，且各個方向上的回縮應(yīng)力相等。

中空、圓環(huán)狀套管熱縮載體在受到熱縮套管60收縮產(chǎn)生的負(fù)載區(qū)域受到一個方向上的應(yīng)力。由于回縮應(yīng)力的作用，使套管熱縮載體沿徑向均勻向內(nèi)收縮，在圓周的切線方向產(chǎn)生的壓應(yīng)力，在材料力學(xué)上稱為“環(huán)向應(yīng)力”，用表示。

S31、從套管熱縮載體上取出一單位長度的套管熱縮載體段，并通過y軸作垂直于x軸的平面將套管熱縮載體段截成兩半(左、右套管收縮載體30片)。

S321、取其右半部分(右套管收縮載體30片)，在所述上右套管收縮載體30片，根據(jù)平衡條件，其x方向外力必與作用在y截面上x方向內(nèi)力相等；

即：

S331、由上述公式，得出所述套管收縮載體30受到的所述環(huán)向應(yīng)力σ_θ與所述套管熱縮載體受到所述熱縮套管60產(chǎn)生的所述回縮應(yīng)力F的關(guān)系式為：

其中，公式1-1給出了套管收縮載體30受到熱縮套管60受熱產(chǎn)生的回縮應(yīng)力F與套管收縮載體30受到的環(huán)向應(yīng)力σ_θ的關(guān)系。

S34、根據(jù)惠斯頓電橋原理，將兩片工作電阻應(yīng)變片41，沿圓環(huán)方向?qū)ΨQ的貼于套管收縮載體30受載荷區(qū)域表面。使用兩個溫度補(bǔ)償片R_t1和R_t2，按惠斯頓電橋的方式連接，如圖5所示。在惠斯頓電橋的一條對角線上的兩個橋臂端點(diǎn)A、C處加載外加電壓U，惠斯頓電橋的一條對角線上的兩個橋臂端點(diǎn)B、D處外傳輸線51鏈接到鏈接端子20處，定義B、D處的壓降為V_BD。其中，與電阻應(yīng)變片41的電阻R_x和R_y有關(guān)，即與電阻應(yīng)變片41的應(yīng)變ε_Rx和ε_Ry有關(guān)；令V＝Kε_R，其中，K為電阻應(yīng)變片41的靈敏系數(shù)，由其固有性質(zhì)決定。

S351、根據(jù)惠斯頓電橋原理，兩片電阻應(yīng)變片的電阻R_x、R_y兩端的壓差V_Rx、V_Ry，以及兩片溫度補(bǔ)償片的電阻R_t1、R_t2兩端的壓差V_Rt1、V_Rt2，兩片溫度補(bǔ)償片的電阻為R_t1＝R_t2＝R_t；所述惠斯頓電橋中另一條對角線上的兩個橋臂端點(diǎn)的壓差為V_BD；

V_BD＝V_Rx-V_Rt1+V_Ry-V_Rt2 ………………………………(1-2)；

S352、在所述步驟S351中，電阻應(yīng)變片41的壓差V_R等于所述電阻應(yīng)變片受到所述環(huán)向應(yīng)力引起的第一應(yīng)變壓差V_σ，加上所述電阻應(yīng)變片受到所述測試溫度引起的第二應(yīng)變壓差V_Rt；并由公式(1-2)得：

V_BD＝(V_σx+V_Rt)+(V_σy+V_Rt)-2V_Rt＝V_σx+V_σy ……………………(1-3)；

S353、在所述步驟S352中，所述熱縮套管60受熱發(fā)生均勻收縮、且各個方向上的回縮應(yīng)力相等，即V_σx＝V_σy＝V_σ；電阻應(yīng)變片41自身的壓差為V＝Kε_R，K為電阻應(yīng)變片41的靈敏系數(shù)，ε_R為電阻應(yīng)變片41的應(yīng)變；并由公式(1-3)得：

V_BD＝2V_σ＝2Kε_R …………………………………(1-4)；

S354、在所述步驟S353中，ε_R＝σ_θ/E，E為套管收縮載體30的彈性模量；并由公式(1-4)得：

惠斯頓電橋中另一條對角線上的兩個橋臂端點(diǎn)的壓差V_BD為：

V_BD＝2Kσ_θ/E ………………………………(1-5)；

S361、在所述步驟S354中，根據(jù)所述惠斯頓電橋中另一條對角線上的兩個橋臂端點(diǎn)的壓差V_BD(公式(1-5))，以及所述回縮應(yīng)力F的關(guān)系式得出所述套管熱縮載體受到所述熱縮套管60產(chǎn)生的所述回縮應(yīng)力F。

已知套管收縮載體30的彈性模量E和電阻應(yīng)變片41的靈敏系數(shù)K，可以的得到環(huán)向應(yīng)力σ_θ和壓降V_BD的關(guān)系。利用帶有信號放大功能的顯示設(shè)備，求得V_BD的變化，從而得到σ_θ的值。再根據(jù)公式(1-1)得到載體圓管受到的收縮應(yīng)力F。

以上實(shí)施例中，提供一種最為基礎(chǔ)的以電阻應(yīng)變片41為工作傳感器，通過電阻應(yīng)變片41的電阻變化反應(yīng)套管收縮載體30的形變，測量惠斯頓全電橋的電壓變化，得到套管收縮載體30受到的壓應(yīng)力，最終反應(yīng)熱縮套管60受熱收縮時的回縮應(yīng)力。

為方便讀者更好理解本發(fā)明，本發(fā)明提供一種以惠斯頓電橋?yàn)樵淼膲毫鞲衅鳒y試熱回縮應(yīng)力的案列，但本發(fā)明保護(hù)的不僅僅是本發(fā)明提供的這種案列，以惠斯頓電橋原理為基礎(chǔ)的電阻應(yīng)變壓力傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、陶瓷/藍(lán)寶石壓力傳感器，以及利用壓電材料為基礎(chǔ)的壓電壓力傳感器都在本專利保護(hù)范圍之內(nèi)。

應(yīng)當(dāng)說明的是，上述實(shí)施例均可根據(jù)需要自由組合。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。