[发明专利]一种带高温高压循环水的微动疲劳试验装置及其应用

权利要求书

1.一种带高温高压循环水的微动疲劳试验装置，其特征在于：该装置包括高温高压循环水系统、高压釜、疲劳机、法向正压力施加系统和控制系统，高温高压循环水系统为高压釜内提供试验所需的高温高压循环水，疲劳机对高压釜内的微动疲劳试样进行疲劳加载，施加交变载荷，法向正压力施加系统对高压釜内疲劳试样标距段表面，通过磨损压头精确施加微动疲劳所需的正压力，控制系统控制整个高温高压循环水系统和疲劳机，从而实现高温高压循环水中的微动疲劳试验。

2.按照权利要求1所述的带高温高压循环水的微动疲劳试验装置，其特征在于：高温高压循环水系统设有储水罐、循环泵、高压泵、热交换器、预热器、冷凝器、背压阀、溶解氧探头，储水罐的水出口经过循环泵后分为两个回路：一回路用于水质监测，经溶解氧探头、离子交换树脂直接连回储水罐；二回路经过高压泵、热交换器、预热器后，连至高压釜，高压釜通过管路连回热交换器，经过冷凝器、背压阀、离子交换树脂，连至储水罐，形成回路。

3.按照权利要求1所述的带高温高压循环水的微动疲劳试验装置，其特征在于：在疲劳机的两个立柱之间安装托台，高压釜倒置在疲劳机托台上，釜体在上，釜盖在下，高压釜的上端悬挂在疲劳机横梁上，高压釜的釜盖在高压釜的下端，釜盖的底部连接水冷装置，高压釜内设微动疲劳试样夹具及正压力施加系统；釜盖上设置进水口与出水口，所述出水口上密封连接不锈钢管，不锈钢管伸入高压釜的釜体底部。

4.按照权利要求1至3之一所述的带高温高压循环水的微动疲劳试验装置，其特征在于：高压釜内有试样台，试样台通过四个立柱固定于釜盖上，所述的试样台上设有微动疲劳试样夹具，微动疲劳试样通过所述微动疲劳试样夹具的试样夹具底座和欧姆夹与试样台相连，试样夹具底座和欧姆夹对中并固定于试样台的上下面。

5.按照权利要求3所述的带高温高压循环水的微动疲劳试验装置，其特征在于：水冷装置内穿设拉伸轴，拉伸轴的一端连接微动疲劳试样夹具上的微动疲劳试样，拉伸轴的另一端连接疲劳机的传动装置。

6.按照权利要求1所述的带高温高压循环水的微动疲劳试验装置，其特征在于：施加微动疲劳试样的两端分别安装于试样夹具底座，法向正压力施加系统固定于上欧姆夹上，磨损压头与施加微动疲劳试样垂直，磨损压头的两端设置于法向正压力施加系统的磨损压头固定装置上，磨损压头的两端与法向正压力施加系统的法向正压力施加单元相对应，通过法向正压力施加单元施加微动疲劳试样的标距段表面与磨损压头之间的正压力，通过对法向正压力施加单元的调节，实现不同正压力的精确施加。

7.按照权利要求1至3之一所述的带高温高压循环水的微动疲劳试验装置，其特征在于：控制系统的控制柜连接循环泵、高压泵、预热器、高压釜，在控制柜上控制循环泵、高压泵，并对预热器、高压釜进行控温，显示高压釜内的温度和压力，自动控制整个高温高压循环水回路。

8.按照权利要求1至3之一所述的带高温高压循环水的微动疲劳试验装置，其特征在于：疲劳机与控制柜连接，通过控制柜对疲劳机进行操作，在控制柜上设置控制模式、载荷、位移、频率、波形微动疲劳试验参数，实现对疲劳机的自动控制，采集并记录试验数据。

9.一种权利要求1至8之一所述的带高温高压循环水的微动疲劳试验装置的应用，其特征在于，包括如下步骤：

(1)打开储水罐的注水阀门开始注水；

(2)安装微动疲劳试样；打开控制柜上的开关，启动油压泵，使疲劳机的上横梁带动高压釜的釜体向上移动，分开釜体和釜盖后，将微动疲劳试样通过欧姆夹连接试样底座并固定于试样台上，试样下底座与疲劳机拉伸轴相连；

(3)微动疲劳试样表面法向正压力施加；磨损压头通过磨损压头固定装置固定于欧姆夹上，调节法向正压力施加单元，将疲劳试样标距段表面与磨损压头之间的正压力施加到目标值；

(4)拧紧高压釜；装完微动疲劳试样、施加法向正压力后，操纵控制柜，放下疲劳机上横梁，使釜体和釜盖在重力作用下自吻合接触，然后拧紧高压釜下面的主螺栓，使高压釜完全密封；

(5)通循环水；打开阀门，打通整个循环水回路，使高压釜与循环水系统接通，将水引入高压釜，并灌满高压釜，调节高压釜内循环水的溶解氧含量至目标值；

(6)循环水升压；打开控制柜上的高压泵的开关按钮，手动调节高压泵的行程，保持回路循环水流速稳定，然后向右缓慢拧紧背压阀，压力逐渐上升，直到达到试验目标压力值；

(7)循环水加热；加热前打开冷凝器和水冷装置的冷却水开关，然后开启控制柜上的预热器和高压釜控温按钮，设定试验温度，开启加热，此时高压釜内的温度逐渐上升，当到达设定温度后，控制柜内的控温装置对其温度自行调节，直到温度稳定；

(8)疲劳加载；打开疲劳机的控制软件，设定疲劳试验的参数：控制模式、波形、频率、循环周次、应力、应变、停机条件，然后开启自动加载模式，直至疲劳加载结束；

(9)停止试验；当疲劳试验达到设定的条件后，停止疲劳机控制软件，保存试验数据，然后关闭控制柜上的预热器和高压釜的加热开关，此时高压釜内温度逐渐降低，当到达室温后，调节背压阀使压力降低为零，调节高压泵的行程为零，关闭循环泵和高压泵，使水停止循环，然后关闭冷凝器和水冷装置的冷却水，试验结束。