[发明专利]一种形状记忆合金的低温冷拉装置

说明书

本发明属于张拉装置技术领域，涉及一种形状记忆合金的低温冷拉装置，包括温降设备、张拉设备和传感器及数据采集设备。降温设备包括低温筒、气体扩散管和压力泵；张拉设备包括撑脚、千斤顶装置、组合式锚具和活塞式锚具；组合式锚具和活塞式锚具分别用来锚固SMA的两端；传感器及采集设备，包括位移传感器、压力传感器和温度传感器及数据采集仪。本发明实现了形状记忆合金在不同温度下的张拉，尤其是可以解决形状记忆合金需要低温环境下张拉的问题。通过调整本发明的参数，可以满足不同长度形状记忆合金的张拉，方便地应用在实验研究与实际工程中。

技术领域

本发明属于张拉装置技术领域，涉及一种形状记忆合金的低温冷拉装置。

背景技术

形状记忆合金SMA(Shape Memory Alloy，缩写为SMA)具有独特的形状记忆效应，即SMA在一定条件下进行拉伸预应变，当SMA变形回复过程中受到限制时，会产生较大的回复力(420MPa左右)。其中NiTiNb-SMA张拉时，需要适宜的张拉环境温度(低于-60℃)，才可以产生较大的回复率，获得较大的永久回复力。NiTiNb-SMA预应变过程中，要保证SMA拉伸温度恒定，控制张拉速率及SMA的应变量。目前，预应力的张拉设备为非封闭环境，张拉过程中，其不具备提供低温环境的条件，且张拉设备主要应用于预应力钢筋及钢绞线。SMA的实验研究中，采用配有低温环境箱的MTS液压伺服机对SMA进行低温张拉，但是SMA的张拉长度会受到很大限制(一般小于0.5m)，这种张拉方式不适用于施工现场。因而，发明出一种安装便捷、使用简单、适合不同张拉长度的低温张拉装置对SMA的研究及应用非常迫切和重要。

发明内容

本发明旨在可以实现对SMA的低温张拉，提供一种形状记忆合金的低温冷拉装置。本发明的装置旨在结构简单、成本低，同时可以方便快捷地控制SMA的张拉速率，测量SMA的张拉力，实时监测张拉设备中的温度及张拉长度。为形状记忆合金的研究提供专门的设备。

本发明的技术方案：

一种形状记忆合金的低温冷拉装置，包括温降设备、张拉设备和传感器及数据采集设备；

所述的温降设备，包括低温筒1、气体扩散管5和压力泵30；所述的低温筒1为两端开口的圆柱形腔筒，气体扩散管5安装在低温筒1的内部，并通过支架8进行固定；低温筒1的外壁包裹保温层aH1，低温筒1的侧壁设有液氮进口2和温度传感器放置口3，液氮进口2与气体扩散管5相连通，压力泵30通过液氮输入管31通入至液氮进口2，压力泵30与液氮罐连接，通过压力泵30的开闭，控制液氮的泵送量，进而使低温筒1内部温度控制在误差范围内；传感器及采集设备的温度传感器29过温度传感器放置口3固定在低温筒1的轴线处；低温筒1的一端设有凹槽，凹槽中设有保温层bH2，保温层bH2外设有限位挡板4，限位挡板4外设有压力传感器28，压力传感器28的外侧与组合式锚具C1连接；低温筒1的另一端为滑孔9，与活塞式锚具C2配合密封；滑孔9的内侧设有保温层cH3，保温层cH3外放置活塞式锚具C2；滑孔9外为低温筒凸槽22，与撑脚20的凹槽相配合；所述的气体扩散管5，两端封闭，其一侧设有进气口6，与液氮进口2相对应，对侧对称设有多个气体扩散孔7，通过气体扩散孔7对进入低温筒1的液氮进行分散，实现低温筒1的内部温度的均匀；所述的限位挡板4、保温层bH2、保温层cH3、组合式锚具C1和活塞式锚具C2的中心留有过束孔17，用于穿过SMA；

所述的张拉设备，包括撑脚20、千斤顶装置21、组合式锚具C1和活塞式锚具C2；组合式锚具C1和活塞式锚具C2分别用来锚固SMA的两端；

所述的千斤顶装置21，包括千斤顶壳体和穿心式千斤顶拉杆26，千斤顶壳体的一端设有千斤顶凸槽23；所述的撑脚20为空心壳体，两端设有凹槽；所述的低温筒1、撑脚20和千斤顶装置21顺次连接，通过凹凸槽相互扣合成为同轴的整体，确保SMA的张拉对心；所述的穿心式千斤顶拉杆26通过撑脚20端部的凹槽插入撑脚20的内部，通过螺帽24与活塞式锚具C2的锚杯连接杆25相连，穿心式千斤顶拉杆26的另一端安装有位移传感器27；