无动密封的快开式高压氢环境材料疲劳性能试验方法与流程

文档序号:11823502阅读:来源:国知局

技术特征:

1.无动密封的快开式高压氢环境材料疲劳性能试验方法,其特征在于,基于无动密封的快开式高压氢环境材料疲劳性能试验装置,无需设置动密封结构即可实现高/低温高压氢环境下材料的高周或高频疲劳测试,所述试验方法具体包括以下步骤:

步骤A:安装试样,即首先移除左矩形压框和右矩形压框,然后移除环境箱顶盖,分离环境箱顶盖与环境箱底盖,使环境箱底盖上的试样安装部位完全暴露在外;安装好试样,然后将与加速度传感器连接的砝码连接到试样上;

步骤B:扫频,即在开始正式疲劳试验前还需进行正弦振动扫频,以确定由砝码与试样构成的共振部件的固有频率;通过激振器对环境箱底盖施加沿水平方向的激振载荷,使环境箱底盖以恒定加速度、递增频率发生简谐运动即沿水平方向的正弦振动,采用的是对数扫频,通过加速度传感器的反馈信号中的波峰值来确定共振部件的前三阶固有频率;

步骤C:填充低压高纯气体,即闭合环境箱顶盖到环境箱底盖上,然后把左矩形压框和右矩形压框分别扣入环境箱,使得环境箱顶盖与环境箱底盖连接成一体,启动真空泵对夹套内腔进行抽真空,抽真空结束后,关闭阀门,后续再次试验时无须再次抽真空,继而,启动真空泵对筒体内腔和系统管路进行抽真空,接着连通氢气瓶,利用氢气瓶里的低压氢气对筒体内腔进行若干次置换,直至筒体内腔的氢气纯度达到试验要求,此时,筒体内填充满低压高纯氢气;

步骤D:调温,即启动制冷加热机对筒体内腔气体进行调温,直到试验气体介质达到设定的试验温度;

步骤E:增压,即启动增压器对筒体内的气体进行缓慢增压,直至试验气体介质达到设定的试验压力;增压及后续试验过程中,制冷加热机仍处于工作状态,以对筒体内的高压气体温度进行微调,确保试样处于设定温度下的高压高纯氢气环境中;

步骤F:疲劳测试,即启动激振器驱动环境箱底盖沿水平方向作简谐运动,加载频率取为步骤B中所获得的第一阶固有频率,从而迫使砝码产生沿水平方向的共振;试样的上端则在砝码的交变惯性力作用下承受循环疲劳载荷并作往复来回运动,该疲劳载荷的大小可通过加速度传感器测得的加速度a及砝码的质量m结合牛顿第二定律F=ma经工控机自动处理并显示和记录;试验过程中,工控机还实时记录所有传感器采集的数据以及疲劳载荷的循环次数,同时实时分析加速度传感器信号,使激励频率跟踪共振部件固有频率,保持共振状态;当加速度传感器响应的第一阶固有频率相对于初始值降低5%时,说明试样开始出现裂纹发生失效,此时结束疲劳试验;或者当试验循环次数达到设定值时,也可结束疲劳试验;同时记录试样所经历的疲劳循环次数和疲劳载荷;

步骤G:泄压、回温,即开启放空阀对系统泄压,并使用低压氩气对系统进行吹扫以除去系统残留的氢气;然后通过制冷加热机将系统温度恢复为室温;

步骤H:取出试样,即移除左矩形压框和右矩形压框,分离环境箱顶盖与环境箱底盖,取出试样。

2.据权利要求1所述的试验方法,其特征在于,只需改变步骤B中的砝码质量,即能调整试样疲劳测试的加载频率。

3.据权利要求1所述的试验方法,其特征在于,只需将步骤C中的氢气换成氩气,即可实现高/低温高压氩气环境下材料的高周或高频疲劳试验。

4.根据权利要求1所述的试验方法,其特征在于,所述试样为圆棒试样,并在试样标距段的一侧开有缺口。

5.根据权利要求1所述的试验方法,其特征在于,所述扫频速率为0.5 oct/min。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的试验方法,其特征在于,所述加速度传感器采用具有抗氢干扰能力的Cr-Ni合金材料制成。

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