本發(fā)明涉及一種用于高/低溫疲勞性能測試的環(huán)境模擬裝置，屬于試驗測試技術領域。

背景技術：

工程材料或結(jié)構(gòu)在使用過程中，會承受交變載荷而產(chǎn)生疲勞裂紋，當損傷累積超過容許限度時發(fā)生破壞，對材料或結(jié)構(gòu)的安全性造成影響。工程材料與結(jié)構(gòu)也常常在寒冷或酷熱的環(huán)境下使用，高/低溫環(huán)境會對材料的疲勞性能造成影響，因此，為了保障安全性，需要測定高/低溫環(huán)境下的疲勞性能。高/低溫疲勞性能測試技術的難點在于環(huán)境模擬，目前，國內(nèi)外對滿足高/低溫疲勞性能測試需求的環(huán)境模擬技術尚不成熟，為此，發(fā)明了一種用于高/低溫疲勞性能測試的環(huán)境模擬裝置，由耐高溫的多臺階圓軸轉(zhuǎn)換接頭、溫控冷水機、耐高溫的五孔槽型夾具、定位銷釘與螺栓、環(huán)境箱和液氮罐等組成，可簡便、實用、精確地實現(xiàn)了疲勞性能試驗環(huán)境的模擬，為高/低溫疲勞性能測試提供技術支持和手段。

技術實現(xiàn)要素：

1、目的：本發(fā)明的目的在于提供一種用于高/低溫疲勞性能測試的環(huán)境模擬裝置，用于高/低溫環(huán)境下的疲勞性能測試。

2、技術方案：本發(fā)明一種用于高/低溫疲勞性能測試的環(huán)境模擬裝置，由耐高溫的多臺階圓軸轉(zhuǎn)換接頭、溫控冷水機、耐高溫的五孔槽型夾具、定位銷釘與螺栓、環(huán)境箱和液氮罐等組成。它們之間的連接關系如下：耐高溫的多臺階圓軸轉(zhuǎn)換接頭通過進、出水管與溫控冷水機相連接，以實現(xiàn)高溫環(huán)境下轉(zhuǎn)換接頭的冷卻；耐高溫的五孔槽型夾具一端安裝在耐高溫的多臺階圓軸轉(zhuǎn)換接頭上，另一端通過定位銷釘與定位孔對試樣定位，并通過帶螺紋螺栓與試樣固定連接；環(huán)境箱將耐高溫的五孔槽型夾具及其夾持的試樣密封包裹，實現(xiàn)高/低溫環(huán)境的密閉和保溫；液氮罐與環(huán)境箱相連接，通過向環(huán)境箱內(nèi)輸送液氮降溫，實現(xiàn)低溫環(huán)境。

所述的溫控冷水機通過塑料導管連接耐高溫的多臺階圓軸轉(zhuǎn)換接頭，形成進、出水循環(huán)，實現(xiàn)制冷，其冷卻方式簡單、冷卻效率高。

所述的耐高溫的多臺階圓軸轉(zhuǎn)換接頭穿過環(huán)境箱的頂部或底部開口后，一端通過螺紋與疲勞試驗機固定連接，另一端再通過螺紋與五孔槽型夾具固定連接，這樣，試驗夾具和試樣就置于環(huán)境箱內(nèi)部，且轉(zhuǎn)換接頭穿過環(huán)境箱的開口小，便于密封和保溫，試樣裝卸簡便。選取耐高溫抗變形的優(yōu)質(zhì)合金鋼制造轉(zhuǎn)換接頭，轉(zhuǎn)換接頭上加工有冷卻孔，通過導管與溫控冷水機相連，利用進、出水循環(huán)，實現(xiàn)降溫，可阻隔高溫擴散至試驗機接頭，有效避免高溫對試驗機傳感器的影響，保證試驗載荷施加精度。

所述的耐高溫的五孔槽型夾具的中央孔為定位孔，通過帶臺肩的圓軸狀定位銷釘穿過定位孔，對試樣進行定位，保證試樣安裝的同軸度；其余四個螺紋孔上下、左右對稱分布在定位孔的四周，通過螺栓夾持試樣，如此方式的夾持穩(wěn)固，夾持力均勻，保證試驗載荷施加的精度。此外，耐高溫的五孔槽型夾具僅通過螺栓與螺紋孔固定試樣，無需螺母等配件，在試樣裝卸時，更簡便，提高了試驗測試效率。

所述的環(huán)境箱是金屬箱體結(jié)構(gòu)，其四周壁體內(nèi)均布有細密而均勻的纖維棉保溫層，箱門邊緣裝有耐高溫、抗老化的硅橡膠，便于其關閉時密封和保溫。環(huán)境箱還配有高速電加熱器、壓縮機、蒸發(fā)器、電磁控制閥、溫度控制器和優(yōu)質(zhì)合金電阻測溫傳感器等。高速電加熱器用于加熱和升溫，電磁控制閥用于調(diào)節(jié)液氮的輸入量，壓縮機用于壓縮液氮進入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器用于使液氮汽化和降溫，壁體內(nèi)的優(yōu)質(zhì)合金電阻傳感器用于測定箱體環(huán)境溫度，溫度控制器用于控制加熱器的輸出功率或控制電磁控制閥的液氮輸入量，實現(xiàn)指定高/低溫環(huán)境。溫度控制器基于PID理論協(xié)調(diào)控制，具備溫度自動修正功能，控制精確高效，可降低加熱成本、提高液氮的利用率。此外，箱門上設有耐高溫的特種玻璃窗口，窗口內(nèi)側(cè)膠合導電薄膜以實現(xiàn)低溫環(huán)境下的自動除霜，可以清晰有效地觀測高/低溫疲勞試驗中的疲勞現(xiàn)象。

所述的液氮罐是按需配置的自增壓式低溫容器，調(diào)節(jié)壓力上升至0.05MPa時，打開排液閥，即可通過自增壓系統(tǒng)實現(xiàn)連續(xù)輸液。

3、優(yōu)點及功效：本發(fā)明的環(huán)境模擬裝置通過各子系統(tǒng)間的合理而精巧配合和連接，可簡便、實用、精確地實現(xiàn)了疲勞性能試驗環(huán)境的模擬，為高/低溫疲勞性能測試提供技術支持和手段。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明進一步說明：

圖1是溫控冷水機示意圖；

圖2是耐高溫的多臺階軸狀轉(zhuǎn)換接頭示意圖；

圖3是耐高溫的五孔帶槽試樣夾具示意圖；

圖4是定位銷釘示意圖；

圖5是疲勞試樣示意圖；

圖6是用于高/低溫疲勞性能測試的環(huán)境模擬裝置示意圖。

圖6中：部件1為溫控冷水機，部件2為耐高溫的多臺階圓軸轉(zhuǎn)換接頭，部件3為耐高溫的五孔槽型夾具，部件4為定位銷釘，部件5為疲勞試樣，部件6為環(huán)境箱，部件7為環(huán)境箱壁體纖維棉保溫層，部件8為環(huán)境箱溫度控制器，部件9為液氮罐。

具體實施方式

結(jié)合圖1至圖6說明本發(fā)明的具體實施方式：

本發(fā)明為一種用于高/低溫疲勞性能測試的環(huán)境模擬裝置，由耐高溫的多臺階圓軸轉(zhuǎn)換接頭、溫控冷水機、耐高溫的五孔槽型夾具、定位銷釘與螺栓、環(huán)境箱和液氮罐等組成。在圖6中，耐高溫的多臺階圓軸轉(zhuǎn)換接頭2通過進、出水管與溫控冷水機1相連接，以實現(xiàn)高溫環(huán)境下轉(zhuǎn)換接頭的冷卻；耐高溫的五孔槽型夾具3一端安裝在耐高溫的多臺階圓軸轉(zhuǎn)換接頭2上，另一端通過定位銷釘4與定位孔對試樣定位，并通過帶螺紋螺栓與試樣5固定連接；環(huán)境箱6將耐高溫的五孔槽型夾具3及其夾持的試樣5密封包裹，實現(xiàn)高/低溫環(huán)境的密閉和保溫；液氮罐9與環(huán)境箱6相連接，通過向環(huán)境箱內(nèi)輸送液氮降溫，實現(xiàn)低溫環(huán)境。

溫控冷水機如圖1所示，通過塑料導管連接耐高溫的多臺階圓軸轉(zhuǎn)換接頭，形成進、出水循環(huán)，實現(xiàn)制冷。耐高溫的多臺階圓軸轉(zhuǎn)換接頭如圖2所示，轉(zhuǎn)換接頭穿過環(huán)境箱的頂部或底部開口后，一端通過螺紋與疲勞試驗機固定連接，另一端再通過螺紋與五孔槽型夾具固定連接，轉(zhuǎn)換接頭上加工有冷卻孔，通過導管與溫控冷水機相連，利用進、出水循環(huán)，實現(xiàn)降溫。耐高溫的五孔帶槽試樣夾具如圖3所示，其中央孔為定位孔，通過帶臺肩的圓軸狀定位銷釘穿過定位孔，對試樣進行定位，其余四個螺紋孔上下、左右對稱分布在定位孔的四周，通過螺栓夾持試樣。定位銷釘如圖4所示，為一個帶臺肩的圓軸件。疲勞試樣如圖5所示，為中心缺口板狀試樣。所有部件按照圖6示出的位置關系進行配合、連接和調(diào)試后，便可進行高/低溫疲勞性能測試。