[发明专利]一种可实现精准连续加载的小冲杆蠕变试验装置及方法

权利要求书

1.一种可实现精准连续加载的小冲杆蠕变试验装置，其特征在于，包括上下扣合将试样（2）夹紧的上夹具（3）和下夹具（4）；试样（2）放置在开设于下夹具（4）上端面的沉孔中，下夹具（4）固定安装于工作平台上；上夹具（3）的底部设置有与下夹具（4）的沉孔相配合的圆台；上夹具（3）与下夹具（4）在压紧时，圆台底面与试样（2）的上表面留有间隙，使试样（2）处于应力自由状态；

冲杆（7）由下夹具（4）中心通孔的底部伸入，上端的冲头陶瓷球（6）与下夹具（4）沉孔底部开设的锥形孔相接触；冲杆（7）的下端连接液压千斤顶（10），冲杆（7）与液压千斤顶（10）之间安装有载荷传感器（9）；上夹具（3）开设有用于安放测量杆（8）的通孔，测量杆（8）的上端连接线性可变差动变压器（11）；下夹具（4）的外周设置有用于使试样（2）处于试验温度环境的加热炉（12）；

上夹具（3）和下夹具（4）通过两个定位销（1）连接；上夹具（3）通过夹紧套（5）将其与下夹具（4）夹紧；夹紧套（5）与下夹具（4）通过内外螺纹连接；上夹具（3）和下夹具（4）的中心轴处的通孔均为阶梯通孔；上夹具（3）的阶梯通孔的孔径为d₂，下夹具（4）的沉孔的深度为s₂，且d₂d₁+2t₀，s₂s₁+t₀，其中，d₁为下夹具（4）中心小孔径，d₂为上夹具（3）中心孔径，s₂为下夹具（4）顶部沉孔深度，s₁为上夹具（3）底部圆台的厚度，t₀为试样（2）原始厚度；

夹紧套（5）带内螺纹的部分为圆柱形，端盖为矩形，以方便扳手施加扭矩；

工作平台为支架（13），支架（13）包括自上而下依次设置的上支板（13-1）、中支板（13-2）以及下支板（13-3）；上支板（13-1）和中支板（13-2）通过四根上支杆（13-4）相连，中支板（13-2）和下支板（13-3）通过四根下支杆（13-5）相连；加热炉（12）安装于四根上支杆（13-4）上；下夹具（4）放置在中支板（13-2）上，中支板（13-2）上开设有螺栓孔（14），下夹具（4）通过连接螺栓固定安装在中支板（13-2）上；下支板（13-3）开设有中心孔，液压千斤顶（10）的下端与下支板（13-3）的中心孔通过内外螺纹连接固定。

2.根据权利要求1所述的可实现精准连续加载的小冲杆蠕变试验装置，其特征在于，冲杆（7）下端依次通过螺纹连接载荷传感器（9）和液压千斤顶（10）。

3.根据权利要求1所述的可实现精准连续加载的小冲杆蠕变试验装置，其特征在于，上夹具（3）圆台底面与试样（2）上表面之间的间隙为0.10mm。

4.根据权利要求1所述的可实现精准连续加载的小冲杆蠕变试验装置，其特征在于，锥形孔内部为漏斗状的倒锥形，外部为圆柱形；下夹具（4）的中心通孔与锥形孔同轴，锥形孔底端尺寸与冲杆（7）的直径相同。

5.根据权利要求1所述的可实现精准连续加载的小冲杆蠕变试验装置，其特征在于，冲头陶瓷球（6）的直径大于冲杆（7）上端细杆的直径；测量杆（8）上端粗杆中心设有小孔，用于与线性可变差动变压器（11）的测量头匹配连接并对中。

6.一种采用权利要求1-5任一项所述试验装置的可实现精准连续加载的小冲杆蠕变试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：固定下夹具（4），将冲头陶瓷球（6）装入下夹具（4）的中心锥形孔内，将试样（2）放入下夹具（4）沉孔内，上夹具（3）、下夹具（4）通过两个定位销（1）进行对中，再通过给夹紧套（5）施加扭矩而产生的均匀夹紧力来固定试样（2）；

步骤2：将冲杆（7）放入下夹具（4）中心孔内，使冲杆（7）上端细杆与试样（2）中心沉孔对中，冲杆（7）依次连接载荷传感器（9）和液压千斤顶（10）；

步骤3：安装加热炉（12），将热电偶插入预留孔中，热电偶接线盒连接温度控制仪；

步骤4：将测量杆（8）放入上夹具（3）中心孔内，测量杆（8）上端连接线性可变差动变压器（11），线性可变差动变压器（11）连接数据显示采集处理系统；

步骤5：启动温度控制仪，将试验温度迅速升至计划温度，保温，使试验温度稳定；

步骤6：试样（2）处温度稳定在试验温度之后，通过液压千斤顶（10）使施加的载荷增加到试验载荷并保持稳定；

步骤7：启动位移数显仪，打开数据采集软件开始记录试验数据；通过试验数据分析得到材料的蠕变性能。