【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工程力学试验设备，具体涉及适用于膨胀节力学性能原位测量的微纳米压入测试平台及测试方法。
技术介绍
1、膨胀节是一种用于管道系统中的连接和补偿器件，它主要用于补偿因温度变化、压力波动、管道振动等原因引起的管道变形。在严苛环境下长期服役的金属膨胀节因疲劳、蠕变等损伤容易过早失效，产生重大事故，造成极大的经济损失和威胁工人的生命安全。疲劳蠕变失效是一个损伤积累的过程，在服役过程中难以检测，因此亟需研发一种承压设备损伤的智能监测与诊断评估技术，来实时检测金属膨胀节的局部材料力学性能，通过结构危险部位的材料劣化规律，提早发现构件损伤，避免事故的发生。
2、目前，传统力学性能测试需从构件中切取标准试样进行测试，这会对构件造成损伤，影响其使用。仪器化微纳米压入技术只需在构件表面压入一个微米级的微孔，就可精确测定局部材料力学性能，因此被认为是一种无损的材料力学性能测试技术。但是，纳米压入仪均体积较大，且对测试环境要求十分严格，无法满足工程现场测试要求，只适用于试验室中开展离位测试。另外，膨胀节结构的中间段呈波纹状，结构复杂且存在高应力集中的局部危险区，常规微纳米压入仪无法对膨胀节结构进行原位力学性能测试。因此，亟需开发一种新的适。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种适用于膨胀节力学性能原位测量的微纳米压入测试平台及测试方法，能够用于工业管道膨胀节的原位微纳力学性能测试，测定其危险结构的局部材料力学性能劣化规律，进而监测膨胀节的损伤
2、本专利技术提供如下技术方案：
3、适用于膨胀节力学性能原位测量的微纳米压入测试平台，包括底板；还包括用于对膨胀节力学性能进行原位测量的纳米压入仪控制装置，所述底板上设有控制纳米压入仪控制装置竖直位置的垂直运动机构、控制纳米压入仪控制装置水平位置的水平运动机构及用于将纳米压入仪控制装置固定在膨胀节上的磁吸式固定装置。
4、进一步的，所述纳米压入仪控制装置包括压针组件、电磁驱动器、线圈及自由转动机构；压针组件设置在自由转动机构上，自由转动机构通过弹簧与压电位移驱动器相连接，其能够在压电位移驱动器的作用下上下移动，所述压电位移驱动器通过通电后的线圈进行驱动。
5、进一步的，所述压针组件包括探针及控制探针伸缩的控制器。
6、进一步的，所述磁吸式固定装置包括移动杆，移动杆可滑动设置在底板上，移动杆上设有用于夹持膨胀节波纹段的夹板，夹板上设有电磁铁。
7、进一步的，所述移动杆上设有沿着竖直方向设置的电动伸缩杆。
8、进一步的，所述移动杆上可移动设置有转动轴，夹板设置在转动轴上，转动轴通过旋转电机控制旋转。
9、进一步的，所述水平运动机构设置在底板上，垂直运动机构设置在水平运动机构上，纳米压入仪控制装置设置在垂直运动机构的下端。
10、进一步的，所述底板上设有外壳，垂直运动机构及水平运动机构均设置在外壳内，外壳上设有提手和观察孔。
11、基于微纳米压入测试平台的测试方法，包括以下步骤：
12、步骤一，把纳米压入仪控制装置安装在垂直运动机构的下端，握住外壳上的提手把纳米压入仪控制装置放在金属膨胀节上，调整垂直运动机构及水平运动机构，使纳米压入仪控制装置整体的高度和水平度契合被测的金属膨胀节。
13、步骤二，控制纳米压入仪控制装置内部的电磁驱动器，驱动自由转动机构，带动压针组件向下移动至膨胀节上方，准备进行纳米压入试验。
14、步骤三，调整移动杆及夹板的位置，电磁铁通电吸住膨胀节从而固定整个装置；最后进行纳米压入试验，测量膨胀节局部的材料力学性能。
15、通过采用上述技术，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
16、1)本专利技术能够用于原位测量工业管道膨胀节的材料力学性能分布，分析其劣化规律，评估膨胀节的损伤程度；
17、2)本专利技术不需要对复杂工程部件进行切割取标样进行测试，能够有效地避免对膨胀节造成不可逆的人为损伤，影响设备在剩余服役周期内的正常运行；
18、3)本专利技术通过纳米压入仪控制装置的集成、轻量化结构改进以及磁吸式固定装置的结构设计，能够在工程现场对管道膨胀节波纹段进行局部微纳米压入测试，评估金属膨胀节结构的损伤程度与损伤分布，对金属膨胀节结构的在线监测与安全评估具有重要意义；且操作简便，携带方便，可满足市场上对于化工设备中复杂结构在线监测的技术需求，具有较高的商业价值。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.适用于膨胀节力学性能原位测量的微纳米压入测试平台，包括底板；其特征在于，还包括用于对膨胀节力学性能进行原位测量的纳米压入仪控制装置，所述底板上设有控制纳米压入仪控制装置竖直位置的垂直运动机构、控制纳米压入仪控制装置水平位置的水平运动机构及用于将纳米压入仪控制装置固定在膨胀节上的磁吸式固定装置。
2.根据权利要求1所述的适用于膨胀节力学性能原位测量的微纳米压入测试平台，其特征在于，所述纳米压入仪控制装置包括压针组件、电磁驱动器、线圈及自由转动机构；压针组件设置在自由转动机构上，自由转动机构通过弹簧与压电位移驱动器相连接，其能够在压电位移驱动器的作用下上下移动，所述压电位移驱动器通过通电后的线圈进行驱动。
3.根据权利要求2所述的适用于膨胀节力学性能原位测量的微纳米压入测试平台，其特征在于，所述压针组件包括探针及控制探针伸缩的控制器。
4.根据权利要求1所述的适用于膨胀节力学性能原位测量的微纳米压入测试平台，其特征在于，所述磁吸式固定装置包括移动杆，移动杆可滑动设置在底板上，移动杆上设有用于夹持膨胀节波纹段的夹板，夹板上设有电磁铁。
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。