本发明专利技术公开了一种低温丝材拉伸测试试验装置及方法，包括保温筒、内筒、管道、上连接杆和下连接杆；保温筒嵌套在内筒外部，与内筒间隙设置，间隙形成外密封腔，外密封腔内装有低温介质，外密封腔底部通过管道与内筒内部连通，管道上设置有阀门；上连接杆底部同轴连接有丝材连接杆顶部，上连接杆与丝材连接杆的连接处设置有拉力传感器，丝材连接杆上设置有位移传感器，丝材连接杆底部穿过内筒顶部位于内筒中，丝材连接杆与内筒顶部密封活塞连接；下连接杆周面与保温筒底部密封可拆卸连接，下连接杆顶部穿过内筒底部位于内筒中，下连接杆顶部设置有丝材夹具。能够在低温环境下对丝材构件进行拉伸测试。
【技术实现步骤摘要】
一种低温丝材拉伸测试试验装置及方法
本专利技术属于金属材料测试领域，涉及一种低温丝材拉伸测试试验装置及方法。
技术介绍
目前，随着智能材料的不断发展，传统试验仪器不能满足特殊试验条件。实际研究中，要达到特殊条件，需要耗费很大的财力，并且传统设备在特殊环境中工作特性也不稳定，比如达到超低温环境，超低温的介质成本高，易挥发，因此现有试验环境达到超低温需要耗费大量财力物力，并且很难保证温度的稳定可控，导致无法保证试验的准确性，考虑研究的便利性，需要开发小型低成本测试试验装置来满足低温测试的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种低温丝材拉伸测试试验装置及方法，能够在低温环境下对丝材构件进行拉伸测试。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种低温丝材拉伸测试试验装置，包括保温筒、内筒、管道、上连接杆和下连接杆；保温筒嵌套在内筒外部，与内筒间隙设置，间隙形成外密封腔，外密封腔内装有低温介质，外密封腔底部通过管道与内筒内部连通，管道上设置有阀门；上连接杆底部同轴连接有丝材连接杆顶部，上连接杆与丝材连接杆的连接处设置有拉力传感器，丝材连接杆上设置有位移传感器，丝材连接杆底部穿过内筒顶部位于内筒中，丝材连接杆与内筒顶部密封活塞连接；下连接杆周面与保温筒底部密封可拆卸连接，下连接杆顶部穿过内筒底部位于内筒中，下连接杆顶部设置有丝材夹具。优选的，外密封腔底部设置有双向泵。优选的，低温介质采用液态氮，保温筒顶部设置有进液口，外密封腔底部设置有压力传感器。优选的，内筒顶底分别设置有温度传感器。优选的，内筒顶底分别设置有温度传感器，内筒顶底分别设置有搅拌器。优选的，丝材连接杆设置有通孔，通孔与内筒同轴，通孔内设置有楔形块。一种基于上述任意一项所述试验装置的低温丝材拉伸测试方法，其特征在于，包括以下步骤；步骤一，将丝材构件两端分别连接至丝材连接杆和丝材夹具上，丝材连接杆与内筒顶部密封活塞连接，下连接杆与保温筒底部密封固定；步骤二，上连接杆受到向上的力，下连接杆受到向下的力，得到拉力大小和丝材构件伸长长度，根据拉力大小和丝材构件伸长长度得到丝材构件的应力应变曲线图和应力位移曲线图；步骤三，控制阀门向内筒中注入低温介质，重复步骤二，并且每次低温介质的注入量不同，得到不同低温下丝材构件的应力应变曲线图和应力位移曲线图。优选的，步骤三中，根据内筒中的温度传感器，通过控制低温介质的注入量，调节内筒中的温度至所需温度。优选的，步骤一中，包括以下步骤；1.1，将丝材构件底部固定在丝材夹具上，再将丝材构件及丝材夹具从内筒底部伸入内筒中，下连接杆与保温筒底部密封固定；1.2，丝材连接杆底部从内筒顶部伸入内筒中，丝材构件顶部伸入丝材连接杆的通孔中，再将楔形块由丝材构件顶部伸入丝材连接杆的通孔中，将丝材构件顶部固定；1.3，丝材连接杆与内筒顶部密封活塞连接，并且丝材连接杆顶部与上连接杆连接。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述装置通过双层结构，低温介质位于外层，能够丝材构件固定在内层，低温介质能够通过阀门控制，流入内层，实现内层的低温度控制，能够通过向上连接杆和下连接杆施加相反的拉力，对丝材构件进行低温环境下的拉伸测试，装置整体密封，不会受到外界温度影响，体积小，以低成本实现在试验过程中的超低温环境，并且能够对温度进行有效控制，能够长期存储低温介质，保证低温介质的持续使用。进一步，双向泵能够将低温介质在保温筒和内筒双向抽取，实现低温介质的循环利用，减少试验成本。进一步，通过压力传感器检测到的液态氮压力，能够判断保温筒内液态氮的体积，从而方便随时向保温筒中补充液态氮。进一步，通过内筒顶底的温度传感器，能够判断内筒内的温度，从而对内筒温度进行精确控制，并且当内筒顶底温差较大时，通过搅拌器的搅拌，使内筒内的温度统一。进一步，丝材连接杆和下连接杆可拆卸，并且丝材构件能够伸入丝材连接杆的通孔中通过楔形块固定，能够在装置外部将丝材构件完成固定，避免在内筒中进行操作，降低了危险系数。本专利技术所述方法，通过将保温筒内的低温介质注入内筒中，控制每次的注入量，实现低温环境的控制，试验过程快捷方便，能够实现丝材构件在不同低温环境下的拉伸测试。进一步，在装置外部固定丝材构件底部，在丝材连接杆的通孔中固定丝材构件顶部，实现了在装置外部将丝材构件完成固定，避免在内筒中进行操作，降低了危险系数。附图说明图1为本专利技术的装置主视剖面图；图2为本专利技术的图1的A-A截面图。其中：1-保温筒；2-内筒；3-双向泵；4-下连接杆；5-上连接杆；6-控制面板；7-温度传感器；8-位移传感器；9-搅拌器；10-阀门；11-拉力传感器；12-丝材夹具；13-进液口；14-楔形块；15-压力传感器；16-数据传输采集模块；17-连接套筒；18-丝材连接杆；19-丝材构件。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：如图1和图2所示，为本专利技术所述的低温丝材拉伸测试试验装置，包括保温筒1、内筒2、管道、上连接杆5和下连接杆4。保温筒1嵌套在内筒2外部，与内筒2间隙设置，间隙形成外密封腔，保温筒1位于试验装置的最外层，试验时内部存储一定量的低温介质，低温介质可采用液态氮，保温筒1顶部设置进液口13，可以灌入和排出液态氮；外密封腔底部安装压力传感器15和双向泵3，压力传感器15可随时监测保温筒1内液态氮压力，推算液态氮用量。外密封腔底部通过管道与内筒2内部连通，双向泵3可把保温筒1内液态氮通过管道排入到内筒2中，也能够将液态氮从内筒2中抽回保温筒1内，实现液态氮的循环利用，管道上设置有阀门10，阀门10可采用电磁阀，内筒2作为压力容器，要求一定的密封性和保温性。内筒2底部和顶部，分别安装有温度传感器7，温度传感器7可采用超低温热电偶传感器，能实时监测内筒2的两端温度。以此能判断内筒2内部温度及均匀性。内筒2的顶部和底部，分别安装搅拌器9，在试验中，内筒2内环境温度设置时，通过搅拌器9，使得内筒2内部的环境温度达到测试要求且均匀。下连接杆4的底部与拉力机夹具相连接，下连接杆4顶部穿过内筒2底部位于内筒2中，下连接杆4靠近顶部圆周与保温筒1底部内壁，由密封螺纹连接。下连接杆4顶部通过螺母连接有丝材夹具12，试验准备前，先用丝材夹具12夹住丝材构件19底部，然后将下连接杆4固定在保温筒1底部。丝材连接杆18为可动活塞，与内筒2顶部相连，此部位预留一定上下活塞运动空间。丝材连接杆18设置有通孔，通孔与内筒2同轴，通孔内设置有楔形块14，楔形块14与通孔配合固定丝材构件19。上连接杆5的顶部与万能试验机夹具连接，上连接杆5的底部与丝材连接杆18，通过连接套筒17连接。上连接杆5内置拉力传感器11，拉力传感器11可采用杆轴拉力传感器11，可实时监测提供给丝本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低温丝材拉伸测试试验装置，其特征在于，包括保温筒(1)、内筒(2)、管道、上连接杆(5)和下连接杆(4)；/n保温筒(1)嵌套在内筒(2)外部，与内筒(2)间隙设置，间隙形成外密封腔，外密封腔内装有低温介质，外密封腔底部通过管道与内筒(2)内部连通，管道上设置有阀门(10)；/n上连接杆(5)底部同轴连接有丝材连接杆(18)顶部，上连接杆(2)与丝材连接杆(18)的连接处设置有拉力传感器(11)，丝材连接杆(18)上设置有位移传感器(8)，丝材连接杆(18)底部穿过内筒(2)顶部位于内筒(2)中，丝材连接杆(18)与内筒(2)顶部密封活塞连接；/n下连接杆(4)周面与保温筒(1)底部密封可拆卸连接，下连接杆(4)顶部穿过内筒(2)底部位于内筒(2)中，下连接杆(4)顶部设置有丝材夹具(12)。/n
【技术特征摘要】
1.一种低温丝材拉伸测试试验装置，其特征在于，包括保温筒(1)、内筒(2)、管道、上连接杆(5)和下连接杆(4)；
保温筒(1)嵌套在内筒(2)外部，与内筒(2)间隙设置，间隙形成外密封腔，外密封腔内装有低温介质，外密封腔底部通过管道与内筒(2)内部连通，管道上设置有阀门(10)；
上连接杆(5)底部同轴连接有丝材连接杆(18)顶部，上连接杆(2)与丝材连接杆(18)的连接处设置有拉力传感器(11)，丝材连接杆(18)上设置有位移传感器(8)，丝材连接杆(18)底部穿过内筒(2)顶部位于内筒(2)中，丝材连接杆(18)与内筒(2)顶部密封活塞连接；
下连接杆(4)周面与保温筒(1)底部密封可拆卸连接，下连接杆(4)顶部穿过内筒(2)底部位于内筒(2)中，下连接杆(4)顶部设置有丝材夹具(12)。
2.根据权利要求1所述的低温丝材拉伸测试试验装置，其特征在于，外密封腔底部设置有双向泵(3)。
3.根据权利要求1所述的低温丝材拉伸测试试验装置，其特征在于，低温介质采用液态氮，保温筒(1)顶部设置有进液口(13)，外密封腔底部设置有压力传感器(15)。
4.根据权利要求1所述的低温丝材拉伸测试试验装置，其特征在于，内筒(2)顶底分别设置有温度传感器(7)。
5.根据权利要求1所述的低温丝材拉伸测试试验装置，其特征在于，内筒(2)顶底分别设置有温度传感器(7)，内筒(2)顶底分别设置有搅拌器(9)。
6.根据权利要求1所述的低温丝材拉伸测试试验装置，其特征在于，丝材连接杆(18)设置有通孔，通孔与内筒(2)同轴，通孔内设置有楔形块(14)...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，杨涛，刘博，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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