(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 202211479286.7 (22)申请日 2022.11.24 (71)申请人 东北大学 地址 110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3 巷11号 (72)发明人 刘振宇　王鹏杰　曹光明　吉祥　 王长顺　 (74)专利代理 机构 北京圣州专利代理事务所 (普通合伙) 11818 专利代理师 黄青青 (51)Int.Cl. G01N 3/18(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) (54)发明名称 一种适用 于超低温环境下的金属圆柱试样 疲劳测试装置 (57)摘要 本发明公开了一种适用于超低温环境下的 金属圆柱试样疲劳测试装置， 包括低温环境箱、 液氮箱、 动夹头和定夹头， 液氮箱穿过低温环境 箱， 液氮箱为圆柱形， 液氮箱的内部顶端设置有 动夹头， 动夹头与液氮箱之间设置有动夹头座 板， 液氮箱中部的侧壁上设置有进气口和出气 口， 进气口和出气 口位于动夹头与定夹头之间， 进气口与液氮泵低温导管连通， 液氮箱的内部底 端设置有定夹头， 定夹头与液氮箱螺纹连接， 动 夹头和定夹头分别与圆柱疲劳试样的两端螺纹 连接。 本发 明采用上述结构的一种适用于超低温 环境下的金属圆柱试样疲劳测试装置， 能够实现 实验环境的持续低温， 且大幅降低液氮消耗量， 成本低且结构可靠， 安全性高。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115541409 A 2022.12.30 CN 115541409 A 1.一种适用于超低温环境下的金属圆柱试样疲劳测试装置， 其特征在于： 包括低温环 境箱、 液氮箱、 动夹头和定夹头， 所述液氮箱 穿过所述低温环境箱， 所述液氮箱 为圆柱形， 所 述液氮箱的内部顶端设置有所述动夹头， 所述动夹头与所述液氮箱之间设置有动夹头座 板， 所述液氮箱中部的侧 壁上设置有进气口和出气口， 所述进气口和所述出气口位于所述 动夹头与所述定夹头之间， 所述进气口与液氮泵低温导管连通， 所述出气口上设置有出气 阀， 所述液氮箱的内部底端设置有所述定夹头， 所述定夹头与所述液氮箱螺纹连接， 所述动 夹头和所述定 夹头分别与圆柱疲劳试样的两端螺纹连接 。 2.根据权利要求1所述的一种适用于超低温环境下的金属圆柱试样疲劳测试装置， 其 特征在于： 所述动夹头的顶部设置有顶盖， 所述顶盖的中央设置有第一内螺纹孔， 所述第一 内螺纹孔向下延伸至所述动夹头的中部， 所述动夹头的底部中央设置有第二内螺纹孔， 所 述圆柱疲劳试样的顶端伸入所述第二内螺纹孔内并与所述动夹 头螺纹连接 。 3.根据权利要求2所述的一种适用于超低温环境下的金属圆柱试样疲劳测试装置， 其 特征在于： 所述动夹头座板设置于所述液氮箱的顶部， 所述顶盖的下表面与所述动夹头座 板的上表面相 接触， 所述动夹头座板与所述液氮箱通过若干紧固螺钉固定连接， 所述动夹 头座板的底部设置有LNG密封圈， 所述动夹头的底部穿过所述动夹头座板和所述LNG密封 圈。 4.根据权利要求3所述的一种适用于超低温环境下的金属圆柱试样疲劳测试装置， 其 特征在于： 所述定夹头的顶部中央设置有第三内螺纹孔， 所述圆柱疲劳试样的底端伸入所 述第三内螺纹孔并与所述定夹头螺纹连接， 所述定夹头的外壁上设置有外螺纹部， 所述外 螺纹部与所述液氮箱底部的内螺纹部螺纹连接， 所述定夹头的底部设置有底托， 所述底托 与所述液氮箱的下表面相 接触， 所述底托的中央设置有第四内螺纹孔， 所述第四内螺纹孔 向上延伸至所述定 夹头的中部 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115541409 A 2一种适用于超 低温环境下的金属圆柱试样疲劳测试装 置 技术领域 [0001]本发明涉及超低温材料疲劳检测技术领域， 尤其是涉及 一种适用于超低温环境下 的金属圆柱试样疲劳测试装置 。 背景技术 [0002]随着我国经济建设的发展， 船舶及海洋石油 、 天然气等工业迎来了高速增长期。 船 舶及海洋石油、 天然气等工业的飞速发展对造船及相应金属材料的数量及质量提出了更高 的要求。 鉴于海洋环境中存在的波浪、 海潮、 风暴及寒冷流冰等严峻的服役条件， 相应金属 材料不仅要具有高强度、 高韧性等优良力学性能， 还必须能够满足超低 温下的长期服役条 件。 过去一百五十多年的统计中， 金属制零部件在使用过程中有8 0%以上的失效是由疲劳引 起的。 更重要的是疲劳失效没有 预兆， 难以发现， 经常会造成突 发性灾难事故， 危及人身、 财 产， 甚至是国家的国防安全。 因此疲劳失效作为金属材料的主要失效方式之一， 一直是金属 材料的研究热点。 然而超低 温疲劳试验一直是行业内的难点， 现有的试验装置复杂且成本 昂贵， 无法满足金属材 料超低温疲劳研究的广泛开展。 发明内容 [0003]本发明的目的是提供一种适用于超低温环境下的金属圆柱试样疲劳测试装置， 能 够实现实验环境的持续低温， 且大幅降低液氮消耗 量， 成本低且结构可靠， 安全性高。 [0004]为实现上述目的， 本发明提供了一种适用于超低温环境下的金属圆柱试样疲劳测 试装置， 包括低温环境箱、 液氮箱、 动夹头和定夹头， 所述液氮箱 穿过所述低温环境箱， 所述 液氮箱为圆柱形， 所述液氮箱的内部顶端设置有所述动夹头， 所述动夹头与所述液氮箱之 间设置有动夹头座板， 所述液氮箱中部的侧 壁上设置有进气口和出气口， 所述进气口和所 述出气口位于所述动夹头与所述定夹头之间， 所述进气口与液氮泵低温导管连通， 所述出 气口上设置有出气阀， 所述液氮箱的内部底端设置有所述定夹头， 所述定夹头与所述液氮 箱螺纹连接， 所述动夹 头和所述定 夹头分别与圆柱疲劳试样的两端螺纹连接 。 [0005]优选的， 所述动夹头的顶部设置有顶盖， 所述顶盖的中央设置有第一内螺纹孔， 所 述第一内螺纹孔向下延伸至所述动夹头的中部， 所述动夹头的底部中央设置有第二内螺纹 孔， 所述圆柱疲劳试样的顶端伸入所述第二内螺纹孔内并与所述动夹 头螺纹连接 。 [0006]优选的， 所述动夹头座板设置于所述液氮箱的顶部， 所述顶盖 的下表面与所述动 夹头座板的上表面相 接触， 所述动夹头座板与所述液氮箱通过若干紧固螺钉固定连接， 所 述动夹头座板的底部 设置有LNG密封圈， 所述动夹头的底部穿过所述动夹头座板和所述LNG 密封圈。 [0007]优选的， 所述定夹头 的顶部中央设置有第三内螺纹孔， 所述圆柱疲劳试样的底端 伸入所述第三内螺纹孔并与所述定夹头螺纹连接， 所述定夹头的外壁上设置有外螺纹部， 所述外螺纹部与所述液氮箱底部的内螺纹部螺纹连接， 所述定夹头的底部设置有底托， 所 述底托与所述液氮箱的下表面相 接触， 所述底托的中央设置有第四内螺纹孔， 所述第四内说　明　书 1/3 页 3 CN 115541409 A 3