[发明专利]微试样蠕变试验系统及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微试样蠕变试验系统及试验方法。

背景技术

在火电、核电和石化等高能耗的行业中，需要提高温度、压强等技术参数来提高资源的利用率，实现节能减排的目标。对相关设备提出了更高的要求。如何保证设备在高温和恶劣环境中的安全稳定运行成为重大的研究课题。在高温环境下，主要的破坏形式是蠕变，需要充分了解在役设备的蠕变性能，从而进行寿命评估。

目前，在役设备的材料性能评估主要是无损检测和微试样试验。但现在的无损检测技术主要检验材料的缺陷，对于材料的力学性能主要采用微试样试验。

GB/T2039-1997《金属拉伸蠕变及持久试验方法》对单轴拉伸蠕变试验有统一标准。但试样尺寸较大，无法满足对在役设备取样进行试验的要求。凌祥等人的《小冲孔蠕变试验系统》和关凯书等人的《小冲杆蠕变测试装置》发明了用小冲孔微试样来进行蠕变试验的试验装置。欧洲标准委员会(CEN)在2006年制定了相关标准，名为《金属材料的小冲孔试验方法》(Small Punch Test Method for Metallic Materials)，统一试样尺寸为直径8mm，厚0.5mm。小冲孔蠕变试验试样破坏原理与传统的单轴拉伸蠕变试验的不同，还无法用相关的公式很好的联系起来，仍处于实验室阶段。

弯曲试验是测定材料承受弯曲载荷时的力学性能的试验。试样承受弯矩作用后，其内部应力主要为正应力，与单轴拉伸试验时产生的应力相类似。另外，弯曲试样并不是如传统拉伸试样那样受单向载荷作用，而许多设备构件在使用过程中都受到不同程度的弯曲负荷，因此弯曲试验对于实际工程应用有重要意义。弯曲试验的试样形状规则、试验操作简单，并可以用平面杆模型为基础，能推导出相关理论公式。而且弯曲试验试样的表面应力最大，能灵敏地反映材料表面缺陷。因此，用弯曲试验测材料的蠕变性能具有可行性。

弯曲试验一般分为两种：三点弯曲试验和四点弯曲试验。

马渊睿在《三点弯非标准试样预测蠕变性能的研究》中，建立三点弯直杆小试样模型并进行推导，假设弯曲变形为小变形，进行理论推导，得到：

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