一种载荷锁定与裂纹原位监测的串联多试样拉伸装置

本发明涉及材料力学性能及环境损伤试验，特别是涉及一种载荷锁定与裂纹原位监测的串联多试样拉伸装置。

背景技术：

1、现有材料拉伸、慢应变速率拉伸及应力腐蚀试验多采用单试样加载装置，主要由加载主轴、上下夹具、载荷传感器及位移测量机构组成。在高温高压腐蚀环境中，试样和夹具安装于高压釜内，加载主轴通过釜盖密封或压力平衡结构与外部加载机构连接。该装置一次只能测试一个试样，每次均需经历升温、升压和水化学稳定过程，存在试验周期长、设备利用率低、运行成本高及不同批次环境一致性不足等问题。

2、为提高效率，现有技术采用多试样并联或串联加载结构。并联装置通常在同一加载横梁上设置多个试样支路，并配置调节螺杆、弹簧或独立传感器，以补偿各支路的装配和刚度差异。该结构载荷分配较为复杂、径向尺寸较大，不适合空间受限的高压釜。串联装置则将多个试样沿同一轴线首尾连接，具有载荷路径简单、结构紧凑及试样容量大的优点。

3、但是，串联装置中的试样既是测试对象，也是加载链的承载连接件。任一试样断裂后，加载链将在该处失去连续性，断裂试样两端迅速分离，进而引起整个试样链轴回缩及其他试样瞬间卸载，导致试验终止。相邻的试样之间可以设置弹簧或碟簧等柔性补偿结构，但只能减缓载荷下降，无法跨越断裂位置重新建立承载路径，因此现有串联装置尚未能解决单试样断裂后的载荷保持问题。

4、此外，现有群试样装置通常依据总载荷或总位移突变判断断裂，难以确定具体试样的裂纹萌生时间及断裂位置。直流电位降法虽可用于裂纹原位监测，但在串联多试样结构中，金属夹具和连接件容易形成旁路导电，造成不同试样信号耦合，影响裂纹识别精度。

5、有鉴于此，如何提供一种在单个试样断裂后保持加载链连续，同时兼顾载荷传递、电气绝缘和多通道电位测量的集成式结构，实现各试样裂纹萌生及断裂位置的原位监测，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种载荷锁定与裂纹原位监测的串联多试样拉伸装置，以解决现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种载荷锁定与裂纹原位监测的串联多试样拉伸装置，包括多个依次串联的试样拉伸模块，所述试样拉伸模块包括：

3、第一试样安装座，其上端限定出第一连接腔，下端限定出第二连接腔，所述第一试样安装座在第一连接腔和第二连接腔之间限定出向内收缩的凸台；

4、第一试样，设置于所述第一连接腔内；

5、第二试样，设置于所述第二连接腔内；

6、第一载荷锁定框，其对应所述凸台设置有限位部，所述限位部与所述凸台间隔预设距离；

7、位于所述第一载荷锁定框上方的试样拉伸模块具有第二试样安装座和第二载荷锁定框，位于所述第一载荷锁定框下方的试样拉伸模块具有第三试样安装座和第三载荷锁定框；所述第一载荷锁定框的上端与第二试样安装座连接，所述第一试样向上延伸并与第二试样安装座的第二连接腔连接，所述第一试样安装座与所述第三载荷锁定框连接，所述第二试样的下端伸入所述第三载荷锁定框内并设置于所述第三试样安装座的第一连接腔内。

8、进一步的，所述第一试样与所述第一连接腔螺纹连接，所述第二试样与所述第二连接腔螺纹连接。

9、进一步的，还包括：

10、下陶瓷片，其内部中空，所述第一连接腔的底部设置有卡槽，所述下陶瓷片设置于所述卡槽内；

11、试样固定螺母，设置于所述下陶瓷片上，所述第一试样与所述试样固定螺母螺纹连接；

12、上陶瓷片，其内部中空，设置于所述试样固定螺母上；

13、试样压紧螺母，其上端覆盖设置于所述上陶瓷片上，内壁覆盖设置于所述上陶瓷片的外侧面上，所述试样压紧螺母与所述第一连接腔的内侧壁螺纹连接。

14、进一步的，所述试样固定螺母采用绝缘金属制成。

15、进一步的，所述试样拉伸模块串联设置有五组。

16、进一步的，还包括：

17、直流供电模块，与所述第一试样组成回路，所述第一试样靠近其上下两端分别设置试样电位测量端，所述试样电位测量端接入多通道电位采集系统，获得与所述第一试样对应的电位降信号。

18、本发明公开了以下技术效果：

19、（1）断裂后载荷锁定，保证试验连续

20、当试样断裂后，试样产生轴向位移，载荷锁定框同步上移，限位部与凸台相接，限制试样轴回缩并形成旁路承载路径，使其余试样能够恢复并保持设定载荷，避免单个试样断裂导致整组试验终止。

21、（2）dcpd原位监测，准确识别裂纹状态

22、上陶瓷片、下陶瓷片和试样固定螺母在传递载荷的同时实现试样与外部金属框架的电气隔离，减少旁路电流和信号干扰。通过直流供电模块及各试样独立设置的电位测量端，可原位识别裂纹萌生、扩展及断裂过程，并准确确定断裂时间和试样位置。

1.一种载荷锁定与裂纹原位监测的串联多试样拉伸装置，其特征在于，包括多个依次串联的试样拉伸模块，所述试样拉伸模块包括：

2.根据权利要求1所述的一种载荷锁定与裂纹原位监测的串联多试样拉伸装置，其特征在于，所述第一试样（4）与所述第一连接腔（2）螺纹连接，所述第二试样（5）与所述第二连接腔（3）螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种载荷锁定与裂纹原位监测的串联多试样拉伸装置，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的一种载荷锁定与裂纹原位监测的串联多试样拉伸装置，其特征在于，所述试样固定螺母（12）采用绝缘金属制成。

5.根据权利要求1所述的一种载荷锁定与裂纹原位监测的串联多试样拉伸装置，其特征在于，所述试样拉伸模块串联设置有五组。

6.根据权利要求1所述的一种载荷锁定与裂纹原位监测的串联多试样拉伸装置，其特征在于，还包括：