[发明专利]一种模型冰力学性能测试装置

说明书

本发明属于冰力学试验技术领域，具体涉及一种模型冰力学性能测试装置。首先使用模具将模型冰加工成矩形或长方形悬臂梁试件，通过控制液压活塞做垂向或水平方向的运动实现对模型冰的加载，再通过传感器及数据采集器组成的测试模块测量压头的荷载和位移变化，最后经过弯曲、压缩强度公式核算后检验模型冰的力学性能。本发明拟补了国内模型冰材料测量技术的不足，可实现模型冰的高精度测量，保证了材料性能，从而保证了模型试验的准确性。

技术领域

本发明属于冰力学试验技术领域，具体涉及一种模型冰力学性能测试装置。

背景技术

南、北两极分别位于地球的最南端和最北端，是地球还未被开发出来的“聚宝盆”，那里具有十分丰富的自然资源及能源，然而由于两极所处的地理位置十分特殊，位于地球最远的两个位置，常年冰封，环境异常的寒冷，船只难以通行，人们也很难生存，所以南北两极的开发进展一直很慢。近年来由于全球变暖，极地及周边地区冰川大面积消融，海平面不断上升，极地航道得以开发。近年来，由于航道的开发和北极资源的吸引，各方开始研究冰区的相关知识，研究海冰的形态及运动特征、海况环境，用理论和试验的方法分析冰载荷的结构及在风浪流耦合状态下的运动性能、破冰能力、破冰船舶应具备的结构性能、在极地及周边地区航行的船舶的运动性能等等多方面的内容，以此来设计破冰船舶，开发更多的资源与能源。

为了测量结构物与冰之间的相互作用，国内外一般使用模型试验的方法。由于模型冰不同种类之间的晶粒尺寸，弹性应变模量，压缩和拉伸强度有一定差异，此外模型冰的受时间和温度影响较大，所以需要统一的测试设备和测试流程以实现模型冰测量的规范化。公开号为CN108871978A的专利公开了一种测量冰压缩破坏强度的实验装置，该装置通过铁球下落来对冰施加应力进而计算出施加的压缩破坏强度，但该装置只能单一测量冰压缩破坏强度。

发明内容

本发明的目的在于拟补国内模型冰材料测量技术的不足，提供可以测量弯曲强度和压缩强度的一种模型冰力学性能测试装置。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括测试模块和支撑模块；所述的测试模块包括液压缸、荷载传感器和压板；所述的液压缸内设有活塞，活塞的末端伸出液压缸与荷载传感器的上端连接；所述的荷载传感器下端与压板上端连接；所述的压板下端安装有压头；所述的支撑模块包括测试支撑杆和横向支撑杆；所述的横向支撑杆上安装有位移传感器和转柄，转柄的末端穿过穿过横向支撑杆与测试支撑杆连接；所述的液压缸安装在测试支撑杆上。

本发明还可以包括：

所述的支撑模块还包括纵向支撑杆；所述的纵向支撑杆与横向支撑杆垂直连接。

本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种可以检测模型冰材料力学性能的试验装置，首先使用模具将模型冰加工成矩形或长方形悬臂梁试件，通过控制活塞做垂向或水平方向的运动实现对模型冰的加载，再通过传感器及数据采集器组成的测量单元测量压头的荷载和位移变化，最后经过弯曲、压缩强度公式核算后检验模型冰的力学性能。本发明拟补了国内模型冰材料测量技术的不足，可实现模型冰的高精度测量，保证了材料性能，从而保证了模型试验的准确性。

附图说明

图1是本发明的测试模块处于竖直状态时整体结构示意图。

图2是本发明的测试模块处于竖直状态时整体结构的正视图。

图3是本发明的测试模块处于竖直状态时整体结构的侧视图。

图4是本发明的测试模块处于竖直状态时整体结构的俯视图。

图5是本发明的测试模块处于水平状态时整体结构的侧视图。

图6是两种用于测试的模型冰示意图。

图7是本发明测试模型冰弯曲强度示意图。

图8是本发明测试模型冰压缩强度示意图。