一种多温度工况土体热物性参数测试辅助模具制造技术

一种多温度工况土体热物性参数测试辅助模具，属于工程热力学领域，上模具外、内壳间形成上内腔连接上低温恒温循环槽。上模具内壳有上腔。下模具对称。上下腔对扣成测试试样腔，有热物性测试仪测试探头和温度探头伸入。底座上有反力架竖杆，反力架竖杆上有可调节高度的反力架横梁。反力架加载轴底部固定在反力架盖板。反力架加载轴穿过反力架横梁。反力架加载轴上套设弹簧，还有使用本设备的测试方法。可获得土体及其他材料在不同温度工况、不同物理状态下的热物性参数，突破了现有分析将热物性参数当做常数的不合理做法。可获得材料在冻结及融化过程，甚至多次循环工况下的热物性参数，可形成材料热物性参数与温度、含水量、干密度的函数关系。度的函数关系。度的函数关系。

【技术实现步骤摘要】
一种多温度工况土体热物性参数测试辅助模具


[0001]本技术属于工程热力学领域，特别涉及一种多温度工况土体热物性参数(导热系数、比热容、热扩散系数和蓄热系数等)测试辅助模具及测试方法，是一种适用于土体不同物理状态(不同干密度、不同含水量和不同温度等)下热物性参数测试的方法与装置，同时也适用于测试其他材料(膏状、固态和粉末等)不同温度状态下的热物性参数。

技术介绍

[0002]在寒区工程(如寒区铁路工程、公路工程和水利工程等)、地热资源利用、石油输送管道、人工冻结工程、农业等领域均涉及越冬季节温度场变化对工程影响(冻胀及能量交换)评估，尤其涉及多场耦合分析(如传热
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传质
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受力耦合)情况下，导热系数会很大程度上影响分析结果。土体导热系数作为傅里叶传热定律中的重要参数，以往的研究往往将其看做常数，在涉及寒区温度场正负温变化的工况下明显是不恰当的。而土体作为多孔多相介质，其导热系数与土体的温度场、矿物组成、含水量和孔隙率(干密度)等物理状态密切相关，它们之间的内在相关性是一个复杂的问题，如何合理的评价土体的热物性参数 (不同物理状态和冻结状态)就成为一个重要问题。

技术实现思路

[0003]本技术的一个目的是提供一种多温度工况土体(或其他材料)热物性参数测试辅助模具，本技术的另一个目的是提供测试方法，可以实现土体 (或其他材料)在正温区和负温区环境下的热物性参数高效率测试。
[0004]采用的技术方案是：
[0005]一种多温度工况土体热物性参数测试辅助模具，包括热量交换系统和辅助构件，其特征在于：
[0006]热量交换系统：包括上组合模具和下组合模具。
[0007]上模具包括上模具外壳、上模具内壳和上防渗垫。
[0008]上模具外壳和上模具内壳翼缘之间设有上防渗垫，并固定连接。
[0009]上模具外壳和上模具内壳之间形成上内腔管路循环连接上低温恒温循环槽。
[0010]上模具内壳有向上的上腔。
[0011]下模具包括下模具外壳、下模具内壳和下防渗垫。
[0012]下模具外壳和下模具内壳翼缘之间设有下防渗垫，并固定连接。
[0013]下模具外壳和下模具内壳之间形成下内腔管路循环连接下低温恒温循环槽。
[0014]下模具内壳有向下的下腔。
[0015]上腔和下腔对扣形成测试试样腔。
[0016]热物性测试仪的测试探头和温度探头伸入测试试样腔。
[0017]下模具外壳底部放置在底座上。
[0018]辅助构件：包括底座和反力架。
[0019]反力架包括反力架竖杆和反力架横梁。
[0020]上模具外壳上方有反力架盖板。
[0021]底座上固定两个反力架竖杆，分别位于上组合模具和下组合模具外侧。
[0022]反力架竖杆上设置可调节高度的反力架横梁。
[0023]反力架加载轴底部固定在反力架盖板上。
[0024]反力架加载轴向上穿过反力架横梁。
[0025]反力架加载轴上套设弹簧，弹簧上端与反力架横梁相抵顶，弹簧下端与反力架盖板相抵顶。
[0026]反力架加载轴顶部设有防脱螺母。
[0027]反力架外设置隔温箱。
[0028]上模具外壳和下模具外壳均为尼龙材质。
[0029]上模具内壳和下模具内壳均为铜质。
[0030]每个反力架竖杆上均设有两个锁紧螺母，分别位于反力架横梁的上下，作为调整反力架横梁的锁紧。
[0031]还有使用一种多温度工况土体热物性参数测试辅助模具的测试方法。
[0032]其优点在于：
[0033]提供一种测试土体(或其他材料)不同温度工况下热物性参数的高效测试方法，以及提供多温度工况下土体(或其他材料)热物性参数的测试装置，可以实现土体在正温区和负温区环境下的热物性参数高效率测试。
[0034]本技术所涉及测试方法，可以获得土体及其他材料在不同温度工况、不同物理状态下的热物性参数，为相关工程分析及研究提供可靠的数据支撑，突破了现有分析将热物性参数当做常数的不合理做法。
[0035]本技术所涉及测试方法，可以获得土体及其他材料在冻结及融化过程，甚至多次循环冻结
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融化工况下的热物性参数。
[0036]装置中利用高导热材料(铜)加工模具内部构件，利用其高导热性、经济宜加工性，高导热构件与测试试样直接接触；而外部构件采用低导热(尼龙) 材料，利用其低导热性和良好的力学性能与宜加工性，减少冷媒与外界的热量交换，从而实现精准控制温度。本装置可以使测试样品快速达到目标温度，避免了风冷或其他方法缓慢的温度变化，大大提升测试效率和可靠性。
[0037]利用本技术方法所获得的热物性参数，可以形成材料热物性参数与温度、含水量、干密度的函数关系。
附图说明
[0038]图1为本技术的结构示意图(热物性参数测试示意图)。
[0039]图2为本技术反力架和组合模具的局部放大图。
[0040]图3为制样器的主视图。
[0041]图4为制样器的俯视图。
[0042]图5为制样垫块的主视图。
[0043]图6为制样垫块的俯视图。
[0044]图7为模具内壳的主视图。
[0045]图8为模具内壳的剖视图(有测试探头伸入的工艺槽方向)。
[0046]图9为模具内壳的剖视图(没有测试探头伸入的工艺槽方向)。
[0047]图10为防渗垫的主视图。
[0048]图11为防渗垫的剖视图。
[0049]图12为模具外壳的主视图。
[0050]图13为模具外壳的剖视图(没有冷媒出入口)。
[0051]图14为模具外壳的剖视图(有冷媒出入口)。
[0052]图15为反力架、探头支架和底座的俯视图。
[0053]上模具外壳(如尼龙等低导热材料制作)1、上模具内壳(如铜等高导热材料制作)2、上防渗垫(如硅胶等耐高低温材料)3、上固定螺栓4、上冷媒出入口5、测试试样6、上循环冷媒7、测试探头8、底座9、反力架竖杆10、反力架横梁11、反力架加载轴12、反力架弹簧13、反力架盖板14、探头支架15、隔温箱16、上低温恒温循环槽(冷浴)17、上冷媒外循环管道18、热物性测试仪19、温度采集模块20、温度探头21、采集电脑22、制样器23、制样垫块24。
[0054]下模具外壳25、下模具内壳26、下防渗垫27、下固定螺栓28、下冷媒出入口29、下低温恒温循环槽(冷浴)30、防脱螺母31、锁紧螺母32、上腔33、下腔34、测试试样腔35。
[0055]上内腔1
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1、下内腔25
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1。
具体实施方式
[0056]一种多温度工况土体热物性参数测试辅助模具：
[0057]为实现上述功能，本装置包括制样系统、温度控制系统、数据采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多温度工况土体热物性参数测试辅助模具，包括热量交换系统和辅助构件，其特征在于：热量交换系统：包括上组合模具和下组合模具；上模具包括上模具外壳(1)、上模具内壳(2)和上防渗垫(3)；上模具外壳(1)和上模具内壳(2)翼缘之间设有上防渗垫(3)，并固定连接；上模具外壳(1)和上模具内壳(2)之间形成上内腔(1
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1)管路循环连接上低温恒温循环槽(17)；上模具内壳(2)有向上的上腔(33)；下模具包括下模具外壳(25)、下模具内壳(26)和下防渗垫(27)；下模具外壳(25)和下模具内壳(26)翼缘之间设有下防渗垫(27)，并固定连接；下模具外壳(25)和下模具内壳(26)之间形成下内腔(25
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1)管路循环连接下低温恒温循环槽(30)；下模具内壳(26)有向下的下腔(34)；上腔(33)和下腔(34)对扣形成测试试样腔(35)；热物性测试仪(19)的测试探头(8)和温度探头(21)伸入测试试样腔(35)；下模具外壳(25)底部放置在底座(9)上；辅助构件：包括底座(9)和反力架；反力架包括反力架竖杆(10)和反力架横梁...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛全明，李静宽，佘小康，曹洋，马荣，尹志伟，吉兆腾，冯辉，解明侠，郑宇飞，杨江祎，
申请(专利权)人：中建东设岩土工程有限公司，
类型：新型
国别省市：