一种微型试样及一种液压鼓胀试验方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及金属材料力学性能测试，特别涉及一种微型试样及一种液压鼓胀试验方法。
【背景技术】
[0002]核设施、电站和石油化工等设备是高度危险的设施，所以这些设施的一些结构设计都是按比较保守的原则来设计的。二十世纪七十年代末，当时一些国家的核电站运行时间即将到达设计的寿命，人们面临停止使用或继续运行的选择。因此，必须对在役设备结构的材料力学性能进行测试。由于这些材料长期处于高温或幅射等条件下运行，在服役一段时间以后，需要确定材料的性能有没有变化，从而确定这些结构能否延寿安全运行。用传统的方法来测试材料力学性能，所需标准试件的体积较大，若从在役结构上提取，必将对结构造成损伤，是不可行的。于是迫切需要有新的测量技术。从上世纪八十年代开始，一些科技工作者分别提出了各种微型试样试验方法。所谓微型试样试验方法是指从设备上取下不足以对设备构成损伤的较小试样，然后对其进行研究。在这个领域中，最引人注目的就是小冲杆试验技术。小冲杆试验是一种以微型圆盘状试样为试验对象的力学性能试验方法，该方法通过固定圆盘试样边缘，以机械加载方式利用冲杆的半球形冲头或冲杆顶端的钢珠对试样中心处进行加载直至破裂，通过试验数据关联确定材料的力学性能。小冲杆试验的微型试样为通常为厚度0.5mm，直径1mm以下的圆片。由于其与传统标准试样相比极为微小，使得从在役设备上取样并确定材料实际性能成为可能。
[0003]二十多年以来，微型试样测试技术得到了极大发展，现在这个技术已经开始用于测量材料的弹塑性性能、断裂韧度、韧-脆转变温度(DBTT)等各种力学参数，并开始在蠕变和损伤的研究中发挥作用，并应用到电厂、压力容器等化工设施和核设施等多个领域。此夕卜，有些材料在实际应用时就较薄，厚度仅几毫米，例如焊缝及其热影响区、涡轮机中的叶片和修复牙齿的聚合材料等，用小冲杆试验技术来测量它们的力学性能更接近实际应用条件。
[0004]但是，小冲杆试验过程中小圆片试样的受力状态复杂，难以进行有效的理论分析以获得解析解，因而其研究主要集中在试验的数据积累，以及在数据积累的基础上得到小冲杆试验结果与材料力学性能相关联的经验公式，以及通过有限元计算对试验过程进行仿真，并用各种假设对数据进行解读上。然而由于小冲杆试验对试样的加工方法、表面状况，冲杆的对中度，下夹具平台的孔径等因素极为敏感，而上述因素在试验准备和进行过程中较难控制，所得到的数据中包含有过多失控因素造成的差异，造成小冲杆试验的可靠性不能得到有效保证。
[0005]基于上述原因，为了能挣准确的反映试样的真实受力，提高试验的可靠性，本发明人提出了一种液压鼓胀试验方法(申请号为201410612056.2)，该液压鼓胀试验方法使试样在液压油的压力的作用下鼓胀变形，直至试样破裂;并用工业相机获取所述位移传导部件的位移值，同步记录试样所受的压力值。由于在加载过程中，只存在液体的压力，避免了小冲杆试验技术中的试样需要承受球形冲头的压力，冲头与试样之间的摩擦力，试样受力状况更简单，试样仅承受均匀的压力，因而，有效保证了测试结果的准确性和可靠性。
[0006]由此可以看出，上述液压鼓胀试验方法具有更加广泛的应用前景，因此，有必要对上述液压鼓胀试验方法进行进一步的完善和改进。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种微型试样及一种液压鼓胀试验方法，能够降低微型试样的初始变形对试验结果的影响，提高液压鼓胀试验结果的准确度。
[0008]为达到上述目的，本发明提出一种微型试样，其中，所述微型试样包括试样本体，所述试样本体为片状体，在所述试样本体的表面上设有朝向标识物，所述朝向标识物朝向或背向所述试样本体的弯曲方向。
[0009]如上所述的微型试样，其中，所述试样本体还设置有表示身份信息的唯一性标识物。
[0010]如上所述的微型试样，其中，所述试样本体为正多边形的片状，所述正多边形有η条边，其中η为大于3的整数，所述唯一性标识物设置于所述试样本体的侧面。
[0011]如上所述的微型试样，其中，所述试样本体还设置有方向标识物，所述方向标识物用以标记所述试样本体的装夹方向。
[0012]如上所述的微型试样，其中，所述试样本体为正多边形的片状，所述正多边形有η条边，其中η为大于3的整数，在所述正多边形的顶点处具有切角，所述切角的数量小于或等于η，在任意一所述切角处设置有方向标识物。
[0013]如上所述的微型试样，其中，所述试样本体为正多边形的片状，所述正多边形有η条边，其中η为大于3的整数，在所述正多边形的顶点处具有切角，所述切角的数量小于或等于η ο
[0014]如上所述的微型试样，其中，所述试样本体的厚度为0.4mm至0.6mm。
[0015]本发明还提出一种液压鼓胀试验方法，其中，所述液压鼓胀试验所使用的微型试样为如上所述的微型试样，所述试验包括:
[0016]步骤A:检测所述微型试样初始变形的弯曲方向；
[0017]步骤B:对所述微型试样进行朝向标识，在所述试样本体的表面上设置朝向标识物，所述朝向标识物朝向或背向所述试样本体的弯曲方向；
[0018]步骤C:将所述微型试样安装于液压鼓胀试验装置内并固定，其中，所述微型试样以所述朝向标识物朝上的方式安装；
[0019]步骤D:向所述液压鼓胀试验装置内通入液压油，使所述微型试样在液压油的压力作用下鼓胀变形，直至所述微型试样破裂，并记录试验数据。
[0020]如上所述的液压鼓胀试验方法，其中，所述步骤B还包括:在所述试样本体的侧面设置唯一性标识物对所述微型试样进行身份标识，以及在所述试样本体的侧面设置方向标识物，以标记所述试样本体的装夹方向。
[0021 ]如上所述的液压鼓胀试验方法，其中，所述方法还包括步骤E:对所述唯一性标识物进行扫描，由计算机读取所述唯一性标识物中的信息。
[0022]与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点:
[0023]本发明中，在微型试样的试样本体表面设置有朝向标识物，该朝向标识物朝向或背向试样本体的弯曲方向，通过该朝向标识物，进行微型试样试验的试验人员可以明确地知道试样本体其初始变形的弯曲方向，也就可以采取相应的措施减少由初始变形引起的测量误差，提高检测的精度。例如可以统一将同一材料的微型试样以被朝向标记物所标记的表面朝上的方式安装在试样夹具上，这样在进行试验结果分析时，对于同一材料的不同微型试样之间由初始变形而引起的数值差距就可以明显减少，使得试验结果与材料力学性能相关联的经验公式能够更真实的反映微型试样力学性能的实际情况。
【附图说明】
[0024]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
[0025]图1为本发明提出的微型试样的俯视图；
[0026]图2为本发明提出的微型试样的侧视图；
[0027]图3位本发明提出的微型试样的仰视图；
[0028]图4为本发明微型试样初始变形的示意图；
[0029]图5为微型试样试验装置的结构示意图。
[0030]附图标记说明:
[0031 ] 100-微型试样；110-本体；111-上表面；120-朝向标