(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211161125.3 (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 中国船舶重 工集团公司第七二五研 究所 地址 266071 山东省青岛市 市南区金湖路 12号甲 (72)发明人 仝宏韬　刘雪辉　刘峰　隋永强　 李相波　邢少华　 (74)专利代理 机构 青岛高晓专利事务所(普通 合伙) 37104 专利代理师 白莹　于正河 (51)Int.Cl. G01N 3/32(2006.01) G01N 3/00(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种材料力学性能试验 装置与方法 (57)摘要 本发明属冲刷试验和力学试验交叉技术领 域， 具体涉及一种研究管路动水系统中的材料力 学性能试验装置与方法， 能够对限定规格的棒状 会或状材料进行力学性能测试， 在密闭耐蚀的金 属管路内通入流动介质， 将试样置于试验管段， 通过带传感器的可运动平台对螺纹固定连接的 试样进行力学加载， 实现不同流速动水系统中材 料的力学性能试验， 并且通过调节， 对介质流速 进行无极变速， 满足不同试验需求， 且管路尺寸 可根据实际要求进行更改， 其他各部分也可根据 试样的尺寸和规格进行调整； 其结构简单， 使用 方便， 可改进优化空间大， 通过夹具的更换， 能够 实现其他规格试样的力学性能试验， 通过串 联安 装， 能够同步进行同流速体系中多组试样的力学 试验。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 115524241 A 2022.12.27 CN 115524241 A 1.一种材料力学性能试验装置， 其特征在于， 主体结构包括力学测试单元以及与其连 接的动水管路单元； 力学测试单元的主体结构包括支撑框架、 固定基座、 支撑台、 支撑轴、 传 动台、 限位调节电机、 试验电机、 力学传感器、 连接口、 插销、 连接杆、 试验 管段、 卡槽、 上连接 套、 弹性膜、 下连接套、 卡箍和支架； 动水管路单元的主体结构包括水箱、 排水口、 阀门、 出水 管路、 分流管路、 回水 管路、 流量计、 水泵和电磁阀； 其中， 支撑框架由水平部分和垂直部分组成， 水平部分上设置有固定基座， 垂直部分上 设置有支撑台， 固定基座上平行设置的两根支撑轴依 次穿过支撑台和传动台， 传动台的内 部两侧均设置有限位调节电机， 中间设置有 试验电机， 试验电机与力学传感器的上端连接， 力学传感器的下端设置有连接口， 连接口通过插销与连接杆连接， 连接杆穿过试验管段后 通过卡槽与上连接套连接， 连接杆与试验管段之间设置有弹性膜， 试验管段 的底部设置有 下连接套， 试验管 段通过卡箍和支 架固定设置在支撑台上； 水箱的一侧设置有排水口， 排水口处设置有阀门， 水箱的另一侧低处设置有出水管路， 高处设置有分流管路和回水管路， 分流管路伸出一段后汇入回水管路， 出水管路与试验管 段的入水口连接， 回水管路与试验管段的出水口连接， 出水管路、 分流管路和回水管路上均 设置有流 量计， 出水管路上还设置有水泵， 分流管路上还设置有电磁阀。 2.根据权利要求1所述的材料力学性 能试验装置， 其特征在于， 支撑框架用于支撑力学 测试单元并使其保持稳定， 并通过筋结构使支撑台与力学测试单元互相固定； 支撑台为力 学试验提供固定的下着力点； 传动台内置有位移传感器， 用于收集位移信息， 为试验电机施 加载荷时提供着力平台； 限位调节电机运行时能够带动传动台沿支撑轴 上下移动， 向上移 动时， 进行试样的更换； 试验电机运行时， 能够为力学试验的试样提供力学载荷， 依 次通过 力学传感器、 连接口、 连接杆、 卡槽和上连接套， 实现试样的力学载荷传递； 力学传感器用于 采集载荷数据和传递试验电机的载荷； 插销能够使试样的装卸 更为方便； 连接杆与卡槽螺 纹连接； 试验管段的两侧为法兰结构， 顶部开设通孔以便连接杆伸入， 通孔通过弹性膜封 闭， 内部的中央区域为力学测试区域； 卡槽的内部设置有可伸缩固定爪， 两侧设置有按钮， 摁下按钮， 可伸缩固定爪收回， 以便上连接套的安装与拆卸； 上连接套和下连接套均为螺纹 连接套； 弹性膜为圆形高韧弹性膜， 外边缘通过螺丝固定在试验管段上对其进 行密封； 卡箍 为U形卡箍， 与支架配合， 使试验管段保持稳定； 水箱用于盛放液体介质， 包括天然海水、 自 来水； 排水口用于排空水箱中的液体介质； 阀门为手动阀门， 控制排水口的开闭状态； 流量 计用于检测液体介质的流量信息， 并反馈至中控系统； 水泵为液体介质的循环 提供动力； 电 磁阀为可调开闭 阀， 能够调节分流管路的流 量。 3.根据权利要求1或2所述的材 料力学性能试验 装置， 其特 征在于， 使用时： 将试验管段与出水管路和回水管路连接； 将限位调节电机、 试验电机、 力学传感器、 流 量计、 水泵和电磁阀分别与中控系统连接； 将试样与上连接套和下连接套连接， 将卡槽与上连接套连接， 将弹性膜穿设在连接杆 与卡槽之间， 将弹性膜固定密封在试验管段， 通过中控系统控制限位调节电机运行使传动 台移动到设定位置， 将力学传感器与连接杆 连接， 插入插销； 使阀门和水泵处于关闭状态， 在水箱中加入介质； 通过中控系统控制水泵运行， 调节介 质的流速， 待介质的流速稳定后， 通过中控系统设定力学测试参数， 对试验数据进行处理， 得到数据图和相关的力学性能参数。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115524241 A 24.根据权利要求3所述的材 料力学性能试验 装置， 其特 征在于， 使用时， 具体步骤是： 将试验管段的入水口和出水口分别与出水管路和回水管路法兰式连接， 并在连接处设 置绝缘垫圈进 行密封； 通过数据线将限位调节电机、 试验电机、 力学传感器、 流量计、 水泵和 电磁阀分别与中控系统连接， 进行信号传递和信号反馈， 并实现既定功能； 将试样的上下端分别与上连接套和下连接套连接， 将卡槽与上连接套连接， 将弹性膜 穿设在连接杆与卡槽之间， 通过垫圈和螺丝将弹性膜固定密封在试验管段， 通过中控系统 控制限位调节电机运行使传动台移动到设定位置， 将力学传感器与连接杆 连接， 插入插销； 使阀门和水泵处于关闭状态， 在水箱中加入试验所需的海水； 通过中控系统控制水泵 运行， 并通过水泵和电磁阀调节介质的流速， 待介质的流速稳定后， 通过中控系统中的内置 可编程控制程序设定力学测试参数， 并对试验数据进行处理， 得到数据图和相关的力学性 能参数。 5.根据权利要求4所述的材料力学性能试验装置， 其特征在于， 试验过程中， 力学测试 单元用于试样的力学试验， 对试验过程中的相关参数进行采集， 并上传至中控系统， 同时， 反馈中控系统的指令信号； 动水管路单元用于实现试样的动态介质冲刷， 进行流速的调节 和记录， 并上传相关参数信息至中控系统， 同时， 反馈中控系统的指令信号； 中控系统通过 内置可编程控制程序和软件控制力学测试单元和动水管路单元， 使其协同实现各项测试， 同时， 收集力学测试 单元和动水 管路单元的参数信息， 并通过 软件进行处 理和导出。 6.根据权利要求4所述的材料力学性 能试验装置， 其特征在于， 试样包括带螺纹 的棒状 试样， 片状试样， CT试样。 7.根据权利要求4所述的材料力学性 能试验装置， 其特征在于， 中控系统 的主体结构包 括用于容纳并保护集成控制系统的外壳， 用于显示试验信息及数据 处理操作的显示屏， 扩 展系统功能的设备外接窗口， 以及保护内部主机部件及相关模块， 在出现故障时能够打开， 为系统维修 提供窗口 的主机柜门。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115524241 A 3