[发明专利]材料性能测试小试样液压胀破试验方法及其装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种金属材料性能测试的方法及装置，特别是关于一种试样液压胀破试验方法及其加载装卡装置。

背景技术

由于核设施、电站和石油化工等设备是高度危险的设施，所以这些设施的一些结构设计都是按比较保守的原则来设计的。二十世纪七十年代末，一些国家的核电站运行时间即将到达设计的寿命，人们面临停止使用或继续运行的选择。因此，必须对在役设备结构的材料力学性能进行测试。由于这些材料长期处于高温或辐射等条件下运行，在服役一段时间以后，需要确定材料的性能有没有变化，从而确定这些结构能否延寿安全运行。

用传统的方法来测试材料力学性能，所需标准试件的体积较大，若从在役设备结构上提取，必将对结构造成损伤，是不可行的。

于是，一些科技工作者分别提出了各种微型试样试验方法，例如小冲杆试验技术。小冲杆试验是一种以微型圆盘状试样为试验对象的力学性能试验方法，该方法通过固定圆盘试样边缘，以机械加载方式利用冲杆的半球形冲头或冲杆顶端的钢珠对试样中心处进行加载直至破裂，通过试验数据关联确定材料的力学性能。小冲杆试验的试件为通常为厚度0.5mm，直径10mm以下的圆片。由于其与传统标准试样相比极为微小，使得从在役设备上取样并确定材料实际性能成为可能。

接着，微型试样测试技术得到了极大发展，该技术已经可用于测量材料的弹塑性性能、断裂韧度、韧-脆转变温度(DBTT)等各种力学参数，并开始在蠕变和损伤的研究中发挥作用，并应用到电厂、压力容器等化工设施和核设施等多个领域。

此外，有些材料在实际应用时就较薄，厚度仅几毫米，例如焊缝及其热影响区、涡轮机中的叶片和修复牙齿的聚合材料等，用小冲杆试验技术来测量它们的力学性能更接近实际应用条件。

但是，小冲杆试验过程中小圆片试样的受力状态复杂，难以进行有效的理论分析以获得解析解，因而其研究主要集中在试验的数据积累，以及在数据积累的基础上得到小冲杆试验结果与材料力学性能相关联的经验公式，以及通过有限元计算对试验过程进行仿真，并用各种假设对数据进行解读上。然而由于小冲杆试验对试样的加工方法、表面状况，冲杆的对中度，下夹具平台的孔径等因素极为敏感，而上述因素在试验准备和进行过程中较难控制，所得到的数据中包含有过多失控因素造成的差异，造成小冲杆试验的可靠性不能得到有效保证。

发明内容

本发明的目的是，提供一种试样液压胀破试验方法，其简化了小冲杆试验中冲头所造成的加载不确定性，简化了试样的受力状况。

本发明的另一目的是，提供一种试样加载装卡装置，其能将试样装卡固定，并通过液体压力对试样进行加载，简化了试样的受力状况。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种试样液压胀破试验方法，其步骤：

A、提供底座，底座的上端设有试样容置凹槽，底座内具有液腔，液腔的一端连通在试样容置凹槽的底部，另一端为进液端，进液端位于底座的下部；

B、在液腔内充满液体，以排出液腔内的空气；

C、将试样放置在试样容置凹槽内；

D、将夹持件套设并紧固在底座的上部，使试样的边缘处于被夹紧的状态，夹持件上设有与试样容置凹槽相连通的测量孔；

E、从进液端充入高压液，使试样在高压液的作用下鼓胀变形，直至试样破裂，并从测量孔中测量实验数据；

F、分析实验数据，得出材料性能。

在优选的实施方式中，上述步骤D中还包括步骤D1：在将夹持件套设在底座的上部之前，在试样上放置压盖，压盖的边缘与试样的边缘接触。

在优选的实施方式中，上述夹持件为夹持螺母，底座的上部具有外螺纹，夹持螺母螺纹连接在底座上。

在优选的实施方式中，上述夹持螺母的上端设有旋柄，通过旋转旋柄，将夹持螺母锁紧在底座上。

在优选的实施方式中，上述试样为圆形试样，上述液腔的一端位于试样容置凹槽的中心，上述液体为液压油。

在优选的实施方式中，上述试样与所述底座之间设置有O型密封圈。

本发明还提出了一种试样加载装卡装置，其包括：底座，其为倒T字型，上部窄下部宽，底座的上端设有试样容置凹槽，底座内具有液腔，液腔的一端连通在试样容置凹槽的底部，另一端为进液端，进液端位于底座的下部；夹持件，其套设在底座的上部，夹持件上设有测量孔。

在优选的实施方式中，所述夹持件包括压盖，所述压盖的下边缘外凸，压盖设置在试样容置凹槽内。

在优选的实施方式中，所述夹持件为夹持螺母，底座的上部具有外螺纹，夹持螺母螺纹连接在底座上。