[发明专利]塑料慢速裂纹扩展在线监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种塑料慢速裂纹扩展在线监测装置，包括监测箱体、水位控制系统、温控系统以及测试盒，所述测试盒、水位控制系统和温控系统设置在监测箱体内部，且测试盒内设置有定夹具和动夹具，所述定夹具可拆卸固定在测试盒内，所述动夹具可在测试盒内水平移动，且动夹具连接有静载荷施加机构；所述水位控制系统用于控制测试盒内的水位；所述测试盒的上方设置有监控器。还公开了一种上述装置的检测方法。发明能够对预制缺口的试样施以恒定的拉力进行拉伸，试样拉伸扩展的同时，利用监控器对缺口的裂纹情况进行实时监测并记录下数据，以便对实验进行分析，根据试样的裂纹情况判断塑料的性能，可以在较短的时间内得出结论，节省时间。

技术领域

本发明属于测试设备领域，尤其是一种塑料慢速裂纹扩展在线监测装置及方法。

背景技术

塑料材料因其价格低廉，易于成型加工，力学性能优良，化学性能较稳定，电绝缘性能良好等综合性能，近些年被广泛用作建筑给排水管、燃气输送用管、电线电缆穿线管、矿山矿物输送管和农业节水灌溉管等。塑料管材与传统的金属管及其它塑料管相比具有密度低、强度与质量比高、脆化温度化低、韧性好、耐绝缘性能好、易于着色及其方便施工与安装等特点。与钢管相比具有重量轻，工作寿命长，成本低，而且维护费用低等优点。

为了确保管材的使用寿命，有必要对塑料管材寿命的影响因素进行研究。塑料管材主要的破坏形式有以下三种：韧性破坏、脆性破坏、氧化破坏。脆性破坏是管材在实际使用过程中发生破坏的主要形式，是由材料在较低应力条件下引起的慢速裂纹增长所致。因此了解塑料材料的破坏机理，研究塑料管材料的结构与性能，了解塑料管材发生慢速裂纹增长的影响因素，对于确定材料结构对管材发生慢速裂纹增长的影响十分必要。

通常用来评价管材耐慢速裂纹增长性能的方法是进行长期的静态液压实验，通过实验观察材料的脆韧转变点，脆性破坏时间越长说明材料的耐慢速裂纹增长性能越好。现在对塑料压力管长期寿命的要求是50年，如果按照50年的时间来对塑料压力管进行长期静液压实验，那么无论是科研还是实际生产都是无法接受的，当我们需要对材料的性能进行快速评价，以进行质量控制的时候，或者对破坏机理的研究也要求改变和控制试验条件时，发展了一些加速试验进程的方法是很有必要的。

目前，公开的专利CN108318336A仅仅公开了塑料耐慢速裂纹扩展关于管材试样的环向测试方法，但没有对管材试样径向测试方法、普通拉伸试样测试方法、裂纹长度增长的在线监测方法以及缺口的裂纹情况在线观测方法进行公开，而这些测定结果对理解管材的慢速裂纹过程十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种塑料慢速裂纹扩展在线监测装置及方法，可通过短期的实验测评出塑料压力管的使用寿命。

本发明的目的是这样实现的：塑料慢速裂纹扩展在线监测装置，包括监测箱体、水位控制系统、温控系统以及测试盒，所述测试盒、水位控制系统和温控系统设置在监测箱体内部，且测试盒内设置有定夹具和动夹具，所述定夹具可拆卸固定在测试盒内，所述动夹具可在测试盒内水平移动，且动夹具连接有静载荷施加机构；所述温控系统用于控制测试盒内的温度，所述水位控制系统用于控制测试盒内的水位；所述测试盒的上方设置有监控器。

进一步地，所述静载荷施加机构包括拉线、杠杆、杠杆座、砝码秤盘以及砝码，所述杠杆包括横杆，所述横杆靠近动夹具的一端顶部设置有竖杆，竖杆的长度小于横杆的长度，横杆靠近动夹具的一端与杠杆座铰接，所述拉线水平设置，且其一端与动夹具相连，另一端与竖杆的顶部相连，拉线上设置有收紧器；砝码秤盘与横杆远离动夹具的一端相连，所述砝码堆码在砝码秤盘上。

进一步地，所述动夹具包括连接块、第一定位块、第一连接片以及第一定位柱，所述测试盒侧壁的顶部设置有凹槽，所述连接块位于凹槽中并与凹槽滑动配合，且连接块的一端与静载荷施加机构相连，另一端与第一定位块固定连接，所述第一连接片成对设置在第一定位块和第一定位柱的两侧，且第一连接片的一端与第一定位块可拆卸连接，另一端与第一定位柱可拆卸连接，所述第一定位柱呈半圆柱形；