[发明专利]适用于高温液态金属介质中的疲劳应变测量装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及疲劳测试领域，尤其涉及一种适用于高温液态金属介质中的疲劳应变测量装置及系统。

背景技术

随着我国不断深化核电发展战略，在可预见的未来，我国核电站每年产生的放射性核废料数量也将迅速增加，因而核废料的有效处理也将是我国核电可持续发展过程中必须解决的重要科学与工程问题。

加速器驱动核嬗变技术是目前世界上公认的核废料处理最有效的技术途径之一。该类型反应堆采用液态铅铋合金做冷却剂。结构材料与液态铅铋冷却剂之间的相容性是反应堆安全运行的重要前提。其中，结构材料在铅铋冷却剂介质中的低周疲劳性能是相容性评价的重要对象。

高能质子束能量波动和冷却剂温度起伏等因素均可在相关反应堆结构件中形成周期热应力，并与液态铅铋介质耦合造成环境促进疲劳损伤与开裂问题。特别地，液态金属脆化是结构材料在液态金属冷却剂介质中的一种重要性能退化现象，可大大降低结构材料的低周疲劳寿命。因而，液态铅铋冷却剂对结构材料低周疲劳性能的影响是液态铅铋冷却反应堆安全设计不可或缺的重要考量。

通常，低周疲劳测试采用应变控制，因而需要精确测量试样的变形量。但是，液态铅铋是一种高温、腐蚀性、可导电且不透明的重金属介质，这些特性使传统常用的应变测量技术，比如电阻应变片式引伸计，无法得到有效应用。为了给铅铋冷却反应堆的结构材料选型和安全设计，提供可靠的低周疲劳数据，开发新的应变测量技术是非常有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种结构简单、可简化测量过程的适用于高温液态金属介质中的疲劳应变测量装置及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种疲劳应变测量装置，可适用于在高温液态金属介质中对测试样进行测量，所述疲劳应变测量装置包括分开固定连接在所述测试样的标距之间的第一横梁支架和第二横梁支架，在所述第一横梁支架上固定安装的安装架，固定安装在所述安装架上的位移传感器，以及一端与所述位移传感器连接、另一端与所述第二横梁支架固定连接的延伸杆；

所述第一横梁支架和第二横梁支架在所述测试样长度方向的距离与所述测试样的标距距离基本相等。

优选的，所述测试样、第一横梁支架和第二横梁支架浸没在高温液态金属介质中；并且，所述位移传感器由所述安装架支撑位于所述高温液态金属介质外。

优选的，所述第一横梁支架与所述测试样之间、所述第二横梁支架与所述测试样之间分别设有第一固定连接结构和第二固定连接结构。

优选的，所述第一固定连接结构包括在所述测试样上设置的第一环形凸起、第一开合件、以及将所述第一开合件可开合固定于所述第一横梁支架端部的第一锁紧机构；所述第一开合件与所述第一横梁支架端部设有供所述测试样通过的第一开孔，所述第一开孔的侧壁设有与所述第一环形凸起配合的第一环形槽；

所述第二固定连接结构包括在所述测试样上设置的第二环形凸起、第二开合件、以及将所述第二开合件可开合固定于所述第二横梁支架端部的第二锁紧机构；所述第二开合件与所述第二横梁支架端部设有供所述测试样通过的第二开孔，所述第二开孔的侧壁设有与所述第二环形凸起配合的第二环形槽。

优选的，所述安装架的第一端与所述第一横梁支架固定连接，所述位移传感器安装在所述安装架的第二端；所述安装架的第一端浸没在高温液态金属介质中，所述安装架的第二端远离所述高温液态金属介质。

优选的，所述安装架为中空不锈钢支撑管；所述位移传感器插入安装在所述支撑管的第二端；

所述第一横梁支架与所述支撑管的第一端对应的位置开设有穿孔；所述延伸杆自所述穿孔插入所述支撑管内，并连接至所述位移传感器。

优选的，所述位移传感器通过紧固螺钉可调固定安装在所述支撑管中。

优选的，所述延伸杆的另一端通过微调螺杆固定安装在所述第二横梁支架上。

优选的，所述位移传感器的外围还设有用于降低所述位移传感器所处环境温度的冷却箱。

本发明还提供一种适用于高温液态金属介质中的疲劳应变测量系统，包括测试样、分别固定连接所述测试样两端的第一夹具和第二夹具、带动所述第一夹具和第二夹具沿所述测试样长度方向相对移动的驱动装置、以及与所述测试样连接的疲劳应变测量装置；

疲劳应变测量装置包括分开固定连接在所述测试样第一横梁支架和第二横梁支架，在所述第一横梁支架上固定安装的安装架，固定安装在所述安装架上的位移传感器，以及一端与所述位移传感器连接、另一端与所述第二横梁支架固定连接的延伸杆；