【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及力学性能测试领域，特别是涉及一种高温铅铋环境下动态力学性能测试装置。
技术介绍
1、液态铅铋合金凭借其低熔点高沸点、良好的中子经济性和低运动粘度，促使铅铋快堆成为第四代核电中最具工程可行性的堆型。然而，在开发过程中的关键因素是结构材料与液态铅铋合金的相容性。尤其腐蚀与液态金属脆化近年来备受关注，因为它可能导致部件过早失效。为了制定有效措施来缓解和防止结构失效，研究其潜在机制至关重要。因此，亟需利用铅铋环境下的力学测试方法，研究结构材料在铅铋环境下的失效机理。
2、液态铅铋环境主要分为无流动的静态环境与流动的动态环境，动态环境对于试样表面的冲蚀作用与实际工程应用更加接近。现有铅铋环境材料性能测试装置主要集中于静态力学性能测试与动态腐蚀，无法兼顾力学加载与化学侵蚀交互作用的测试需求。
技术实现思路
1、为解决以上技术问题，本专利技术提供一种高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，能够实现流动冲蚀与力学加载交互作用的测试。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供一种高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，包括底座、机架、第一驱动机构、上支撑板、下支撑板、釜体、加热机构、旋转机构、支撑筒、第二驱动机构、作动器、主轴、上夹具、下夹具、连接机构和密封机构，所述机架设置于所述底座上，所述下支撑板固定于所述机架上，所述上支撑板位于所述下支撑板的上方，所述第一驱动机构用于驱动所述上支撑板沿竖直方向往复运动，所述旋转机构设置于所述上
4、可选地，所述机架包括多个立柱，各所述立柱的下端均固定于所述底座上，所述下支撑板固定套设于多个所述立柱上。
5、可选地，所述第一驱动机构包括动力组件和多个第一驱动组件，所述第一驱动组件包括第一丝杠和第一丝杠螺母，各所述第一丝杠的下端均转动安装于所述底座上，各所述第一丝杠的上端均穿过所述下支撑板伸至上方并安装有所述第一丝杠螺母，所述上支撑板滑动套设于多个所述立柱上，且所述上支撑板固定套设于多个所述第一丝杠螺母上，所述动力组件用于驱动多个所述第一丝杠同步转动。
6、可选地，所述旋转机构包括罩壳、旋转驱动组件、齿轮和轴承，所述罩壳固定于所述上支撑板的上部，所述轴承的外圈固定于所述罩壳中，所述齿轮固定套设于所述轴承的内圈下端的外部，所述旋转驱动组件用于驱动所述齿轮转动，所述支撑筒固定于所述轴承的内圈的上部，所述作动器穿过所述轴承和所述上支撑板伸至下方，所述连接机构固定于所述齿轮的下部，且所述连接机构穿过所述上支撑板伸至下方。
7、可选地，所述第二驱动机构包括伺服电机、减速机、第二丝杠、第二丝杠螺母、导轨、滑块和连接板，所述第二丝杠的两端均转动安装于所述支撑筒中，所述第二丝杠螺母安装于所述第二丝杠上，所述导轨竖直固定于所述支撑筒中，所述滑块滑动安装于所述导轨上，所述第二丝杠螺母和所述滑块通过所述连接板连接，所述作动器的上端与所述连接板连接；所述减速机设置于所述支撑筒的上部，所述伺服电机固定于所述减速机的外壳上，所述伺服电机的动力输出轴与所述减速机的输入端连接，所述减速机的动力输出轴与所述第二丝杠的上端连接。
8、可选地，所述连接机构包括多个连接杆，各所述连接杆的上端均与所述齿轮连接，各所述连接杆的下端均与所述下夹具连接。
9、可选地，所述密封机构包括圆环、动密封件、填料和固定组件，所述固定组件能够将所述圆环固定于所述下支撑板的上部，所述动密封件设置于所述圆环与多个所述连接杆之间，所述填料固定于多个所述连接杆上，所述填料能够填充于所述动密封件的内部，所述主轴能够相对于所述填料在竖直方向上往复运动。
10、可选地，还包括密封圈，所述密封圈用于设置于所述圆环的下表面与所述下支撑板的上表面之间。
11、可选地，所述下夹具包括顶板、下夹板和两个侧杆，所述连接机构的下端连接有所述顶板，各所述侧杆的上下两端均分别与所述顶板和所述下夹板连接，所述下夹板上能够拆卸地安装有层流控制块，所述主轴能够穿过所述顶板伸至两个侧杆之间，所述上夹具位于所述顶板与所述下夹板之间。
12、可选地，所述加热机构包括加热炉、热电偶和控制器，所述加热炉设置于所述釜体的外部，所述热电偶用于监测所述釜体内的温度，所述热电偶和所述加热炉均与所述控制器连接。
13、本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
14、本专利技术的高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，通过第一驱动机构带动上支撑板向上运动，能够将上夹具和下夹具由釜体中提升至外部，进而便于对试样进行安装和拆卸；工作时，上夹具、下夹具和试样均位于釜体中，通过加热机构对釜体以及釜体中的液态铅铋和试样进行加热，第二驱动机构通过作动器向试样施加规定频率的载荷，开始进行应力控制试验；试验过程中旋转机构工作，使得试样进行旋转，试样表面铅铋流速可用旋转速度乘以半径进行估计。该装置弥补了高温铅铋环境动态力学性能试验领域的空白，提供了液态铅铋流速可控、温度可控、应力可控的力学性能测试环境，实现了流动冲蚀与力学加载交互作用的测试；克服了大型回路提供流动液态铅铋环境测试设备难维护、重资产、有干扰的缺点，提供了小型化、经济化、精准化的可行测试方案。
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1.一种高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，其特征在于，包括底座、机架、第一驱动机构、上支撑板、下支撑板、釜体、加热机构、旋转机构、支撑筒、第二驱动机构、作动器、主轴、上夹具、下夹具、连接机构和密封机构，所述机架设置于所述底座上，所述下支撑板固定于所述机架上，所述上支撑板位于所述下支撑板的上方，所述第一驱动机构用于驱动所述上支撑板沿竖直方向往复运动，所述旋转机构设置于所述上支撑板上，所述支撑筒和所述连接机构分别设置于所述旋转机构的上部和下部，且所述旋转机构能够驱动所述支撑筒和所述连接机构同步转动，所述第二驱动机构设置于所述支撑筒上，所述第二驱动机构用于驱动所述作动器沿竖直方向往复运动，且所述作动器的下方通过所述主轴连接有所述上夹具；所述下支撑板上设置有通孔，所述釜体的上端设置有开口且固定于所述下支撑板的下部，所述加热机构用于对所述釜体进行加热，所述连接机构的下端能够穿过所述通孔伸至所述釜体中，所述连接机构的下端连接有所述下夹具，所述上夹具与所述下夹具之间用于安装试样，所述密封机构用于密封所述通孔。
2.根据权利要求1所述的高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，其特征在于
3.根据权利要求2所述的高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括动力组件和多个第一驱动组件，所述第一驱动组件包括第一丝杠和第一丝杠螺母，各所述第一丝杠的下端均转动安装于所述底座上，各所述第一丝杠的上端均穿过所述下支撑板伸至上方并安装有所述第一丝杠螺母，所述上支撑板滑动套设于多个所述立柱上，且所述上支撑板固定套设于多个所述第一丝杠螺母上，所述动力组件用于驱动多个所述第一丝杠同步转动。
4.根据权利要求1所述的高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，其特征在于，所述旋转机构包括罩壳、旋转驱动组件、齿轮和轴承，所述罩壳固定于所述上支撑板的上部，所述轴承的外圈固定于所述罩壳中，所述齿轮固定套设于所述轴承的内圈下端的外部，所述旋转驱动组件用于驱动所述齿轮转动，所述支撑筒固定于所述轴承的内圈的上部，所述作动器穿过所述轴承和所述上支撑板伸至下方，所述连接机构固定于所述齿轮的下部，且所述连接机构穿过所述上支撑板伸至下方。
5.根据权利要求1所述的高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括伺服电机、减速机、第二丝杠、第二丝杠螺母、导轨、滑块和连接板，所述第二丝杠的两端均转动安装于所述支撑筒中，所述第二丝杠螺母安装于所述第二丝杠上，所述导轨竖直固定于所述支撑筒中，所述滑块滑动安装于所述导轨上，所述第二丝杠螺母和所述滑块通过所述连接板连接，所述作动器的上端与所述连接板连接；所述减速机设置于所述支撑筒的上部，所述伺服电机固定于所述减速机的外壳上，所述伺服电机的动力输出轴与所述减速机的输入端连接，所述减速机的动力输出轴与所述第二丝杠的上端连接。
6.根据权利要求4所述的高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，其特征在于，所述连接机构包括多个连接杆，各所述连接杆的上端均与所述齿轮连接，各所述连接杆的下端均与所述下夹具连接。
7.根据权利要求1所述的高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，其特征在于，所述密封机构包括圆环、动密封件、填料和固定组件，所述固定组件能够将所述圆环固定于所述下支撑板的上部，所述动密封件设置于所述圆环与多个所述连接杆之间，所述填料固定于多个所述连接杆上，所述填料能够填充于所述动密封件的内部，所述主轴能够相对于所述填料在竖直方向上往复运动。
8.根据权利要求7所述的高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，其特征在于，还包括密封圈，所述密封圈用于设置于所述圆环的下表面与所述下支撑板的上表面之间。
9.根据权利要求1所述的高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，其特征在于，所述下夹具包括顶板、下夹板和两个侧杆，所述连接机构的下端连接有所述顶板，各所述侧杆的上下两端均分别与所述顶板和所述下夹板连接，所述下夹板上能够拆卸地安装有层流控制块，所述主轴能够穿过所述顶板伸至两个侧杆之间，所述上夹具位于所述顶板与所述下夹板之间。
10.根据权利要求1所述的高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，其特征在于，所述加热机构包括加热炉、热电偶和控制器，所述加热炉设置于所述釜体的外部，所述热电偶用于监测所述釜体内的温度，所述热电偶和所述加热炉均与所述控制器连接。
...【技术特征摘要】
1.一种高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，其特征在于，包括底座、机架、第一驱动机构、上支撑板、下支撑板、釜体、加热机构、旋转机构、支撑筒、第二驱动机构、作动器、主轴、上夹具、下夹具、连接机构和密封机构，所述机架设置于所述底座上，所述下支撑板固定于所述机架上，所述上支撑板位于所述下支撑板的上方，所述第一驱动机构用于驱动所述上支撑板沿竖直方向往复运动，所述旋转机构设置于所述上支撑板上，所述支撑筒和所述连接机构分别设置于所述旋转机构的上部和下部，且所述旋转机构能够驱动所述支撑筒和所述连接机构同步转动，所述第二驱动机构设置于所述支撑筒上，所述第二驱动机构用于驱动所述作动器沿竖直方向往复运动，且所述作动器的下方通过所述主轴连接有所述上夹具；所述下支撑板上设置有通孔，所述釜体的上端设置有开口且固定于所述下支撑板的下部，所述加热机构用于对所述釜体进行加热，所述连接机构的下端能够穿过所述通孔伸至所述釜体中，所述连接机构的下端连接有所述下夹具，所述上夹具与所述下夹具之间用于安装试样，所述密封机构用于密封所述通孔。
2.根据权利要求1所述的高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，其特征在于，所述机架包括多个立柱，各所述立柱的下端均固定于所述底座上，所述下支撑板固定套设于多个所述立柱上。
3.根据权利要求2所述的高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括动力组件和多个第一驱动组件，所述第一驱动组件包括第一丝杠和第一丝杠螺母，各所述第一丝杠的下端均转动安装于所述底座上，各所述第一丝杠的上端均穿过所述下支撑板伸至上方并安装有所述第一丝杠螺母，所述上支撑板滑动套设于多个所述立柱上，且所述上支撑板固定套设于多个所述第一丝杠螺母上，所述动力组件用于驱动多个所述第一丝杠同步转动。
4.根据权利要求1所述的高温铅铋环境下动态力学性能测试装置，其特征在于，所述旋转机构包括罩壳、旋转驱动组件、齿轮和轴承，所述罩壳固定于所述上支撑板的上部，所述轴承的外圈固定于所述罩壳中，所述齿轮固定套设于所述轴承的内圈下端的外部，所述旋转驱动组件用于驱动所述齿轮转动，所述支撑筒固定于所述轴承的内圈的上部，所述作动器穿过所述轴承和所述上支撑板伸至下方，所述连接机构固...
【专利技术属性】
技术研发人员：张显程，聂文睿，谈建平，何德成，刘利强，王继，王润梓，朱贺，荣刚，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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