[发明专利]一种新型小冲杆试验装置及其试验方法

说明书

本发明公开了一种新型小冲杆试验装置及其试验方法，所述装置包括试样支撑台、夹盘、设有实心管的上U型架、设有空心管的下U型架、设有半球形冲头的冲杆、水平夹块、载荷传感器以及悬臂梁；所述方法包括将试样薄片置于试样支撑台的样品座中，通过两个销将夹盘与试样支撑台相连接等步骤；本发明大幅缩短冲杆长度，且利用衬套可以防止出现倾斜而导致其中心与试样中心没有对齐的情况，提高试验数据的精准性。

技术领域

本发明涉及评定材料随温度变化的力学性能的小试样测试技术领域，具体为一种新型小冲杆试验装置及其试验方法。

背景技术

目前，在石油化工、核工业等行业中,大量的在役设备长期在高温或辐照等条件下运行，会受到不同程度的损伤和性能退化，从而无法确定在役结构能否延寿安全运行。传统的常规试验方法只能有损地割取试样，然后进行材料各种性能的测试评定，这种做法对原设备结构有明显的损伤与破坏，既不经济，也限制了在役设备的评定。相比于小冲杆试验法，其他无损检测只能探测材料缺陷和设备剩余壁厚，并不能真正了解与评价在役承压结构的材料力学性能、断裂性能或蠕变性能等状况。

小冲杆试验法属于新型微试样技术，它的出现使无损地对在役设备进行取样测试和安全评估成为可能。此方法已经可以用来测定材料的弹性模量、屈服强度、塑性性能、抗拉强度、韧脆转变温度、蠕变性能和粘塑性性能等各种力学性能。由于所用的试样很小，对结构几乎不造成损伤，可以广泛地应用于各个领域材料力学性能的测定，因此这种测量技术有很好的工程应用前景。

目前国内外的小冲杆试验装置可根据试验类型的不同主要分为两种：

(1)蠕变试验装置：利用冲杆在载荷恒定不变的高温环境下冲压试样薄片，并记录试样薄片从变形到断裂整个过程中的位移-时间数据，并以此分析得出材料各种蠕变性能参数。该试验与传统的蠕变试验相似，最终试样都将完全断裂。

(2)拉伸试验装置：控制冲杆的位移率位移随时间的变化恒定不变，利用冲杆以恒定速度冲压试样薄片，并记录试样薄片从变形到断裂整个过程中的载荷-位移数据，并以此分析得出材料各种力学性能参数。

虽然小冲杆试验技术经过二十多年的发展已获得了多项突破性成就，但传统的装置仍存在着一些明显的缺点，简述如下：

(1)冲杆过长，无法保证其垂直不倾斜，从而影响材料性能参数的测定。

(2)传统的试样夹具可能会给试样薄片表面施加剪切力，从而使薄片表面受到损害，影响材料性能的表征。

(3)接收孔过长，容易导致断裂的试样薄片卡在装置中，不易从装置中移除。

(4)传统的装置采用静载荷，很难控制通过冲杆传递的力的大小。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足提供一种新型小冲杆试验装置及其试验方法。

一种新型小冲杆试验装置，包括试样支撑台4、夹盘2、设有实心管的上U型架10、设有空心管的下U型架11、设有半球形冲头的冲杆7、水平夹块12、载荷传感器6以及悬臂梁15、所述夹盘2与试样支撑台4相连接，所述夹盘2上方设有上螺母1，所述夹盘2中设有热电偶14，所述下U型架11与试样支撑台4相连，所述下U型架11底部设有两个线性可变差动变压器13，所述上U型架10与冲杆7相连，所述上U型架10的实心管插入下U型架11的空心管内，所述下U型架11的空心管下半部分开设有槽孔，所述水平夹块12的一端位于下U型架11的槽孔外侧且与上U型架10的实心管相连，所述水平夹块12另的一端位于线性可变差动变压器13上方，所述冲杆7的半球形冲头位于夹盘2上方，所述试样支撑台4的底部设有底座5，所述载荷传感器6通过圆柱杆9安装在冲杆7上，所述载荷传感器6的外侧安装在悬臂梁15上。

进一步，所述试样支撑台4上设有用于放置试样薄片17的样品座18。