[发明专利]一种高温高压水环境中材料静摩擦系数测试方法

摘要

本发明公开了一种高温高压水环境中材料静摩擦系数测试方法，针对高温高压特殊服役环境中材料静摩擦系数测量提供了试验方法，其通过测量摩擦副之间未施加压紧力和施加压紧力这两种情况下的“载荷‑位移/时间关系曲线”，并巧妙地运用弹簧的压缩力与压缩量成正比的特点，实现了密封件之间动摩擦、摩擦副之间静摩擦两个物理过程的分解，可以求解得到“摩擦力‑位移/时间关系曲线”，从而方便地获取高温高压水环境下材料的静摩擦系数。该测试方法中仅利用常规试验设备，无需高温高压环境载荷传感器和位移传感器便可实现高温高压密闭环境中材料静摩擦系数的测量，测试方法简单，成本较低，结果保守可靠，对于工程设计或评估具有较大的应用价值。

主权项

一种高温高压水环境中材料静摩擦系数测试方法，用于测量第一试样与第二试样在高温高压水环境中的静摩擦系数，其特征在于，所述测试方法包括如下步骤：（1）设置试验装置：将夹具装置设于高温高压容器内，所述夹具装置包括上夹具和下夹具，所述第一试样固设于所述上夹具的下端，所述第二试样固设于所述下夹具上；将拉伸试验机的拉伸轴向下伸入所述高温高压容器内，所述拉伸轴与所述高温高压容器之间通过密封件密封设置，所述上夹具的上端可上下滑动地设于所述拉伸轴的下端，且所述上夹具的上端与所述拉伸轴的下端之间设有弹簧；（2）预测试阶段：ⅰ）、使得上夹具的上端底部与所述弹簧之间预留间隙，并使得第一试样与第二试样保持分离；ⅱ）、向上提拉所述拉伸轴，直至所述弹簧被压缩，且所述上夹具被完全提起后匀速上升一段距离后，停止提拉所述拉伸轴；ⅲ）、记录该预测试阶段步骤ⅱ）的操作过程中牵引力F_t‑拉伸轴位移L关系曲线，并根据该F_t‑L曲线获取所述上夹具被提起后所述拉伸轴相对所述密封件产生滑移时对应的牵引力F_tLl数值，其中F_tLl= f_圈+ G_夹具， f_圈为密封件与拉伸轴之间的摩擦力，G_夹具为上夹具与第一试样的自重和；（3）测试阶段：ⅰ）使得所述第一试样与所述第二试样相接触，并使得两者的接触面位于所述拉伸轴的中心面内；使得上夹具与所述弹簧之间预留间隙，该预留间隙与所述预测试阶段的预留间隙大小一致；施加第一试样与第二试样以沿水平方向的恒定的压紧力F_n；ⅱ）、向上提拉所述拉伸轴，直到所述弹簧被压缩且所述上夹具被完全提起后匀速上升一段距离后，停止提拉所述拉伸轴；ⅲ）、记录该测试阶段步骤ⅱ）的操作过程中牵引力F_t‑拉伸轴位移L关系曲线，并根据该F_t‑L曲线获取第一试样与第二试样之间刚开始产生滑移时对应的牵引力F_tL2数值，其中F_tL2= f_圈+ G_夹具+ f_s，f_s为第一试样与第二试样之间静摩擦力值；（4）计算阶段：根据所述步骤（2）和步骤（3）的测试结果，计算第一试样与第二试样之间的静摩擦系数μ_s，其中：μ_s=（F_tL2‑F_tLl）/F_n。