[发明专利]基于低温制冷机和冷媒循环的液氢温区材料力学测试平台

摘要

本发明涉及材料力学测试技术领域，旨在提供一种基于低温制冷机和冷媒循环的液氢温区材料力学测试平台。包括万能试验机、真空绝热杜瓦腔、冷媒循环系统和低温制冷系统；冷媒循环系统包括喷嘴、二级冷端换热器、二级对流式换热器、一级冷端换热器、一级对流式换热器，以及设于万能试验机外部的高压储气罐、循环泵、低压储气罐与氦气瓶，通过管路形成闭合循环回路，并以氦气作为冷媒。本发明能实现液氢温度至室温大温度范围内材料等温拉伸、压缩、弯曲、剪切、疲劳以及断裂韧性等多种力学性能的测试，拓展材料力学测试的温度范围，提升温控精度和稳定性，同时避免了氦气的大量浪费，极大地降低了测试成本，杜绝了液氢的使用以提高系统的安全性。

主权项

1.一种基于低温制冷机和冷媒循环的液氢温区材料力学测试平台，包括由底座、机架、作动器、上主轴、下主轴和试样夹具组成的万能试验机；其中，机架设于底座上，作动器安装在机架的横梁上；上主轴的上端通过力学传感器与作动器相连，其下端固定安装试样夹具的上半部分；下主轴的下端固定在底座上，其上端固定安装试样夹具的下半部分；其特征在于，该测试平台还包括真空绝热杜瓦腔、冷媒循环系统和低温制冷系统；所述真空绝热杜瓦腔安装在底座上，是由下法兰、筒体和上法兰组成的中空腔体；其内部套设由外侧多层绝热材料和内侧辐射屏组成的中空辐射腔，中空辐射腔的内部套设测试腔；上主轴和下主轴分别由上下两个方向依次穿过上下法兰、中空辐射腔和测试腔，上主轴和下主轴的端部及试样夹具均位于测试腔中；所述冷媒循环系统包括设于测试腔中的喷嘴，设于中空辐射腔中的二级冷端换热器、二级对流式换热器和一级冷端换热器，设于杜瓦腔中的一级对流式换热器，以及设于万能试验机外部的高压储气罐、循环泵、低压储气罐与氦气瓶，通过管路形成闭合循环回路，并以氦气作为冷媒；所述低温制冷系统包括低温制冷机，其冷头安装在真空绝热杜瓦腔的下法兰上，并向上伸入至真空绝热杜瓦腔和中空辐射腔内；在冷头的中部设一级冷头、顶部设二级冷头；一级冷头和二级冷头均位于中空辐射腔中，前者与一级冷端换热器热耦合连接，后者与二级冷端换热器热耦合连接。