【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及容积测量，尤其涉及一种材料体积膨胀特性测量装置及测量方法。
技术介绍
1、体积膨胀特性一般指拉伸载荷(根据需要，还可增加压强载荷和温度载荷)条件下，材料体积发生改变(增大或者减小)的特性。工程应用中，固体材料的体积膨胀特性是必须考虑的材料力学特性之一。获得体积膨胀特性的方法是，测量待测材料试样在拉伸载荷条件下的体积膨胀率，即，载荷条件下待测材料试样体积改变的量值与施加载荷之前待测材料试样的体积的比值，绘制体积膨胀率-应变曲线，即，得到材料在载荷条件下的体积膨胀特性。通过获得试样变形时的体积膨胀量的过程，可知，实现高精度材料试验体积膨胀量测量的前提之一，是试验过程中测试腔内气体总量不变，即拉伸杆进出腔体动密封结构时不发生泄漏；测试腔气体体积应尽可能小，以确保较高的测量分辨力。此外，测试腔内外的压强差异、温度差异，都对动密封结构提出了严苛的要求。现有动密封多使用多层次串联式密封系统实现，结构复杂体积大，无法应用于体积较小的材料试验场合；串联的各层次密封之间存在明显的温度差、压强差，对腔内气压的影响不可避免，进而导致测量结果不可信。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种材料体积膨胀特性测量装置及测量方法，用于解决现有技术中动密封结构复杂、适用性差的问题。为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本专利技术提出一种材料体积膨胀特性测量装置，包括：动密封结构、构建测试腔的测试结构，所述测试结构设置有用于放置拉伸杆的拉伸口，构建参考腔的参考结构、固定杆、拉伸杆、千分尺
2、其中，所述参考结构固定设置于所述测试结构的外侧壁上，所述参考结构通过差压传感器与所述测试结构连接；所述固定杆与所述拉伸杆分别设置于所述测试结构相对应的两端，所述固定杆的一端设置有第一夹具，所述第一夹具设置于所述测试结构构建的测试腔内，所述固定杆的另一端通过固定密封结构贯穿所述测试结构，以使所述固定杆的另一端与材料试验机静横梁连接，所述拉伸杆的一端设置有第二夹具，所述第二夹具设置于所述测试结构构建的测试腔内，所述拉伸杆的另一端贯穿所述测试结构的拉伸口并通过所述动密封结构，以使所述拉伸杆的另一端与材料试验机动横梁连接，所述材料试验机动横梁内设置有位移传感器；所述千分尺固定在所述测试结构外侧壁，所述千分尺的螺杆所述动密封结构伸入所述测试结构内；所述测试结构和所述参考结构设置于所述高低温试验箱内，所述高压储气罐分别与所述测试结构和所述参考结构连通；
3、所述动密封结构包括：第一密封座、第二密封座、固定螺栓、第一端面泛塞密封、第二端面泛塞密封、第一径向泛塞密封和第二径向泛塞密封；所述第一密封座和所述第二密封座堆叠组成密封座组，所述第一密封座和第二密封座之间设置有所述第一端面泛塞密封；所述密封座组通过固定螺栓固定在测试结构上拉伸口的外表面，所述密封座组上设置有通孔，所述通孔的直径与所述拉伸口的直径相等，且所述通孔与所述拉伸口对齐；所述测试结构与所述密封座组之间设置有所述第二端面泛塞密封；所述第二密封座的通孔处设置有所述第二径向泛塞密封，所述拉伸口的侧壁上设置有所述第一径向泛塞密封。
4、可选地，所述密封座组与所述测试结构接触的平面设置有第一凹槽，将所述第一端面泛塞密封的第一端面弹性储能器放入所述第一凹槽，并通过润滑材料填充所述第一凹槽与所述第一端面弹性储能器的空隙。
5、可选地，所述第二密封座与所述第一密封座接触的平面设置有第二凹槽，将所述第二端面泛塞密封的第二端面弹性储能器放入所述第二凹槽，并通过润滑材料填充所述第二凹槽与所述第二端面弹性储能器的空隙。
6、可选地，所述第二密封座通孔的侧壁设置有水平方向的第三凹槽，将所述第二径向泛塞密封的第二径向弹性储能器放入所述第三凹槽，并通过润滑材料填充所述第三凹槽与所述第二径向弹性储能器的空隙。
7、可选地，所述拉伸口的侧壁上设置有水平方向的第四凹槽，将所述第一径向泛塞密封的第一径向弹性储能器放入所述第四凹槽，并通过润滑材料填充所述第四凹槽与所述第一径向弹性储能器的空隙。
8、可选地，所述测试结构和所述参考结构均设有测压接口，所述参考结构的测压接口通过所述差压传感器的正负测压端口与所述测试结构的测压接口连接。
9、可选地，所述高压储气罐的出气口通过所述充压接口与所述测试结构连接，所述高压储气罐的出气口通过所述充压接口和所述参考结构连接，所述高压储气罐的出气口与所述测试结构的充压接口和所述参考结构的充压接口之间均设置有控制阀。
10、另一方面，本申请提供了一种材料体积膨胀特性测量方法，应用于上述的材料体积膨胀特性测量装置，包括：将待测材料试样通过材料体积膨胀特性测量装置中的第一夹具与第二夹具进行固定，通过材料体积膨胀特性测量装置中的高低温试验箱和高压储气罐设置实验环境，获取材料体积膨胀特性测量装置中经过动密封结构的螺杆伸入测试结构的长度的改变量和材料体积膨胀特性测量装置中差压传感器的读数改变量；
11、根据经过动密封结构的螺杆伸入测试结构的长度的改变量和所述差压传感器的读数改变量获得腔内气体体积膨胀量和差压改变量之间的换算关系；
12、复位材料体积膨胀特性测量装置中的螺杆后，移动材料体积膨胀特性测量装置中材料试验机动横梁，所述材料试验机动横梁带动拉伸杆经过动密封结构实现对所述待测材料试样进行拉伸，通过差压传感器同步采集所述拉伸过程中测试结构与参考结构的差压数据，通过所述材料体积膨胀特性测量装置的位移传感器同步采集拉伸杆的位移数据；
13、基于所述换算关系、所述差压数据和所述位移数据完成材料体积膨胀特性测量，得到测量结果。
14、可选地，所述基于所述换算关系、所述差压数据和所述位移数据完成材料体积膨胀特性测量的步骤，包括：
15、基于所述换算关系和所述差压数据计算所述测试结构中气体的体积膨胀量；基于所述位移数据和拉伸杆的横截面积得到拉伸过程中所述拉伸杆导致所述测试结构中气体的体积变化量；
16、根据所述体积膨胀量和所述体积变化量，得到所述待测材料试样的体积膨胀量；
17、基于所述待测材料试样的体积膨胀量完成材料体积膨胀特性测量，得到所述测量结果。
18、可选地，所述基于所述待测材料试样的体积膨胀量完成材料体积膨胀特性测量，得到所述测量结果的步骤，包括：
19、基于所述待测材料试样的体积膨胀量和所述待测材料试样的初始体积，得到所述待测材料试样的体积膨胀率数据；
20、基于所述待测材料试样在拉伸过程中的位移改变量数据和所述待测材料试样的初始长度，得到所述待测材料试样的应变数据；
21、基于所述体积膨胀率数据和所述应变数据，绘制得到材料的膨胀特性曲线图，以完成材料体积膨胀特性测量，得到所述测量结果。
22、有益效果：
23、拉伸杆通过拉伸口进行运动时，本申请提供的实施例通过拉伸口的内侧壁上设置的径向泛塞密封隔绝测试结构内外的气体流通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种材料体积膨胀特性测量装置，其特征在于，所述装置包括：
2.如权利要求1所述的材料体积膨胀特性测量装置，其特征在于，所述密封座组与所述测试结构接触的平面设置有第一凹槽，将所述第一端面泛塞密封的第一端面弹性储能器放入所述第一凹槽，并通过润滑材料填充所述第一凹槽与所述第一端面弹性储能器的空隙。
3.如权利要求1所述的材料体积膨胀特性测量装置，其特征在于，所述第二密封座与所述第一密封座接触的平面设置有第二凹槽，将所述第二端面泛塞密封的第二端面弹性储能器放入所述第二凹槽，并通过润滑材料填充所述第二凹槽与所述第二端面弹性储能器的空隙。
4.如权利要求1所述的材料体积膨胀特性测量装置，其特征在于，所述第二密封座通孔的侧壁设置有水平方向的第三凹槽，将所述第二径向泛塞密封的第二径向弹性储能器放入所述第三凹槽，并通过润滑材料填充所述第三凹槽与所述第二径向弹性储能器的空隙。
5.如权利要求1所述的材料体积膨胀特性测量装置，其特征在于，所述拉伸口的侧壁上设置有水平方向的第四凹槽，将所述第一径向泛塞密封的第一径向弹性储能器放入所述第四凹槽，并通过润滑
6.如权利要求1所述的材料体积膨胀特性测量装置，其特征在于，所述测试结构和所述参考结构均设有测压接口，所述参考结构的测压接口通过所述差压传感器的正负测压端口与所述测试结构的测压接口连接。
7.如权利要求1所述的材料体积膨胀特性测量装置，其特征在于，所述高压储气罐的出气口通过充压接口与所述测试结构连接，所述高压储气罐的出气口通过所述充压接口和所述参考结构连接，所述高压储气罐的出气口与所述测试结构的充压接口和所述参考结构的充压接口之间均设置有控制阀。
8.一种材料体积膨胀特性测量方法，应用于权利要求1至7任一项所述的材料体积膨胀特性测量装置，其特征在于，将待测材料试样通过材料体积膨胀特性测量装置中的第一夹具与第二夹具进行固定，通过材料体积膨胀特性测量装置中的高低温试验箱和高压储气罐设置实验环境，获取材料体积膨胀特性测量装置中经过动密封结构的螺杆伸入测试结构的长度的改变量和材料体积膨胀特性测量装置中差压传感器的读数改变量；
9.如权利要求8所述的材料体积膨胀特性测量方法，其特征在于，所述基于所述换算关系、所述差压数据和所述位移数据完成材料体积膨胀特性测量的步骤，包括：
10.如权利要求8所述的材料体积膨胀特性测量方法，其特征在于，所述基于所述待测材料试样的体积膨胀量完成材料体积膨胀特性测量，得到所述测量结果的步骤，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种材料体积膨胀特性测量装置，其特征在于，所述装置包括：
2.如权利要求1所述的材料体积膨胀特性测量装置，其特征在于，所述密封座组与所述测试结构接触的平面设置有第一凹槽，将所述第一端面泛塞密封的第一端面弹性储能器放入所述第一凹槽，并通过润滑材料填充所述第一凹槽与所述第一端面弹性储能器的空隙。
3.如权利要求1所述的材料体积膨胀特性测量装置，其特征在于，所述第二密封座与所述第一密封座接触的平面设置有第二凹槽，将所述第二端面泛塞密封的第二端面弹性储能器放入所述第二凹槽，并通过润滑材料填充所述第二凹槽与所述第二端面弹性储能器的空隙。
4.如权利要求1所述的材料体积膨胀特性测量装置，其特征在于，所述第二密封座通孔的侧壁设置有水平方向的第三凹槽，将所述第二径向泛塞密封的第二径向弹性储能器放入所述第三凹槽，并通过润滑材料填充所述第三凹槽与所述第二径向弹性储能器的空隙。
5.如权利要求1所述的材料体积膨胀特性测量装置，其特征在于，所述拉伸口的侧壁上设置有水平方向的第四凹槽，将所述第一径向泛塞密封的第一径向弹性储能器放入所述第四凹槽，并通过润滑材料填充所述第四凹槽与所述第一径向弹性储能器的空隙。
6.如权利要求1所述的材料体积膨胀特性测量装置，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王哲君，强洪夫，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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