[发明专利]大范围裂纹长度测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料裂纹的测量装置，尤其是一种大范围裂纹长度的测量装置。

背景技术

由于材料冶炼加工与使用等原因，材料内部总存在着裂纹，甚至是宏观裂纹，尤其是高强度材料或大型构件存在裂纹更是不可避免的。实践证明，由于裂纹的存在，这些构件往往在工作应力小于许用应力的情况下却发生了断裂破坏。目前，材料中裂纹越来越受到人们的重视，成为工程领域研究的热点问题。显然裂纹长度是研究裂纹特性的重要参数，因此，材料内部裂纹长度的测量成为裂纹研究的基础性技术课题。当前裂纹的测量有直读法、柔度法、电位法、探伤法及光学法等多种方法，主要是针对于某一裂纹或者局部裂纹进行观察和测量，但是不能在大范围区域内测量出裂纹的个数以及长度，因此，在测量裂纹的工程实践中这些方法仍然存在着一定的技术瓶颈，需要新的技术方法以实现大面积区域范围内的裂纹测量和监控。

发明内容

本发明是要解决现有裂纹长度测量装置测量局限性的技术问题，而提供一种大范围裂纹长度的测量装置，达到裂纹长度自动测量和显示。

本发明的技术方案是：一种大范围裂纹长度测量装置，包括上移动平台、下移动平台、步进电机、丝杠、上探针、下探针、恒流源、纳伏表、控制系统箱、计算机，其特点是：上移动平台下面固定连接上探针，并设有用于带动上移动平台在水平面x和y方向上运动，实现任意位置处停靠的第一步进电机及与第一步进电机连接的第一丝杠和第二步进电机及与第二步进电机连接的第二丝杠；下移动平台上面固定连接下探针，下面设有带动下移动平台在水平面x和y方向上运动的第三步进电机及与第三步进电机连接的第三丝杠和第四步进电机及与第四步进电机连接的第四丝杠，上探针接触测试试样的上表面，下探针接触测试试样的下表面，测试试样的上下表面分别通过上导线和下导线与恒流源连接，上探针和下探针分别通过纳伏表与控制系统箱输入端连接，控制系统箱输出端分别连接第一至第四步进电机，控制系统箱与计算机通讯连接，通过计算机软件程序实现对纳伏表数据的采集和电机控制。

上探针和下探针在测量过程中保持在同一水平坐标位置上，处于对顶状态。

本发明的有益效果是：直流电位法多用于COD 实验中测量疲劳裂纹的长度，其试样仅有一条预制裂纹。而实际材料不同于COD 实验的试样，其裂纹分布较广，裂纹源多。因此，采用直流电位法的单条裂纹测量方式显然不能完全的获取实际材料中裂纹的长度。考虑到裂纹源分布较多，提出采集多点处的电位值方法，综合分析多点电位值判定裂纹的扩展，多点位置的测量值可以较为准确的反映出裂纹分布。此外，裂纹的生长和扩展具有不可预见性，测量的位置点也需要合理选择。出现裂纹的地方需要进行密集电位采集，以便提供更多的信息判定裂纹特性，但是在同一区域布置多对测量电极不仅会互相干扰，有时甚至无法进行布线和测量，因此本发明采用动态运动方式，即通过移动一对采集电极动态获取任意位置点的电位值。将采集电流的两个探针分别放置在测量基体上下面的同一坐标位置处，处于对顶状态，当条状裂纹扩展后，裂纹两边的电位值将发生变化。测量电极的位置对顶，电极处在裂纹的两边，电极两端的电位可以反应裂纹的扩展情况。此外，对顶布置方式测量，电位值的大小主要反应出对顶布置点处裂纹的情况，而该点周围对测量结果的影响则大大减小，有利于定位裂纹的位置。

附图说明

图1为本发明的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步地说明。

如图1所示，本发明的大范围裂纹长度测量装置，包括上移动平台1、下移动平台13、步进电机、丝杠、上探针2、下探针12、恒流源16、纳伏表9、上导线11、下导线19、控制系统箱20、计算机（21）等。