本发明涉及测量技术领域，特别是涉及一种蠕变应变直接测量装置。
背景技术：
随着能源资源的耗竭和节能减排的要求越来越高，在电力、化工和冶金等高能耗的过程工业领域中，设备的运行参数(温度、压力)不断提高，随着而来对设备材料的使用性能要求越来越高。即使是性能优越的材料，在高温、高压下长期服役，即使载荷不增加也会发生组织劣化，从而产生不可逆转的蠕变，再加上某些不可预知的外部载荷的影响，严重威胁着高温结构的完整性。因此，动态检测服役构件材料的蠕变性能，对于保证高温设备的安全和稳定运行具有重要意义。
评价材料的蠕变性能，常用方法是取样进行标准试样的单轴蠕变试验，但是标准试样所需材料较多，会对原设备带来破坏，因此，为满足工程需要，小试样蠕变试验技术应运而生。小试样蠕变试验所需试样体积小，可以直接从服役构件上取样。当前，国内外小试样蠕变试验方法种类繁多，如小尺寸单轴试验、小冲杆试验、剪切冲压试验、压痕试验、三点弯试验、悬臂梁试验、固支直杆弯曲试验、圆环试验和双杆试验等。上述试验方法中，除了小尺寸单轴试验、压痕试验和双杆试验中试样的变形为单轴变形外，其余试验中试样变形均为弯曲变形。
小试样方法评价材料的蠕变性能时，在试验过程中，受试样尺寸影响，一般采用间接方法测量，或者采用引伸测量方法，或者将载荷点移动的位移量作为试样的变形量，然后根据建立的模型公式反演材料的蠕变性能参数，进而评价材料的蠕变性能。小冲杆试验当前发展相对成熟，国内外均有相应的规范指导，在变形量的测量方面，规范规定需测量试样的变形量，其中欧盟规范cencwa156272007金属材料小冲杆实验方法给出了试样变形测量的指导方法，将导杆与试样底部接触，试验过程中试样变形则导杆的位置随之发生变化，从而实现试样变形量的测量，该变形量为试样底部的变形量，但该方法是一种间接引伸测量方法，无法实现直接测量试样变形的应变量。
另外，弯曲变形量的测量均是以载荷点位移近似为试样的变形量，单轴变形量由于受到试样尺寸和高温的限制，也无法实现试样变形量的测量，仍然采用载荷点位移的间接测量方式，无法实现直接测量试样变形的应变量。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种蠕变应变直接测量装置，以实现直接测量试样变形的应变量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种蠕变应变直接测量装置，所述装置包括：
支撑架，用于放置试样；
载荷发生器，与所述试样对应设置，用于对所述试样施加载荷，使所述试样变形；
光纤传感器，与所述试样连接，用于检测所述试样变形的应变量。
可选的，所述装置还包括：
解调装置，与所述光纤传感器连接，用于对所述应变量进行解调处理；
数据终端，与所述解调装置连接，用于对所述解调后的所述应变量进行存储及显示。
可选的，所述装置还包括：
高温炉，用于放置试样、载荷发生器、光纤传感器和支撑架。
可选的，当所述试样为中心非对称型悬臂梁试样时，所述光纤传感器安装于悬臂梁试样顶部，与悬臂梁试样尺寸突变处的距离为1mm，所述光纤传感器的数量为1。
可选的，当所述试样为中心对称型小冲杆试样时，所述光纤传感器安装于小冲杆试样的底部，沿小冲杆试样中心线对称布置，间距与圆形冲球的直径相同，所述光纤传感器的数量为2。
可选的，当所述试样为三点弯试样时，所述光纤传感器安装于三点弯试样的底部，位于三点弯试样中心线处，所述光纤传感器的数量为1。
可选的，当所述试样为四点弯试样时，所述光纤传感器安装于四点弯试样的底部，位于四点弯试样中心线处，所述光纤传感器的数量为1。
可选的，当所述光纤传感器用于测量室温蠕变时，则采用环氧树脂或密封胶将所述光纤传感器和所述试样连接；当所述光纤传感器用于测量高温蠕变时，则采用点焊接头方式将所述光纤传感器和所述试样连接。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开一种蠕变应变直接测量装置，所述装置包括：支撑架，用于放置试样；载荷发生器，与所述试样对应设置，用于对所述试样施加载荷，使所述试样变形；光纤传感器，与所述试样连接，用于检测所述试样变形的应变量。本发明通过直接安装于试样上的光纤传感器检测试样应变从而确定材料的蠕变性能，实现针对小试样蠕变应变进行直接测量，克服传统方法只能实现间接引出测量的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例蠕变应变直接测量装置结构图；
图2为本发明实施例悬臂梁试样光纤传感器安装位置示意图；
图3为本发明实施例小冲杆试样光纤传感器安装位置示意图；
图4为本发明实施例三点弯试样光纤传感器安装位置示意图；
图5为本发明实施例四点弯试样光纤传感器安装位置示意图；
图6为本发明实施例室温蠕变光纤传感器安装方式示意图；
图7为本发明实施例高温蠕变光纤传感器安装方式示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种蠕变应变直接测量装置，以实现直接测量试样变形的应变量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例蠕变应变直接测量装置结构图，如图1所示，本发明提供一种蠕变应变直接测量装置，包括：支撑架7、载荷发生器和光纤传感器4；所述支撑架7用于放置试样2；所述载荷发生器与所述试样2对应设置，所述载荷发生器用于对所述试样2施加载荷3，使所述试样2变形；所述光纤传感器4与所述试样2连接，所述光纤传感器4用于检测所述试样2的应变量。
作为一种可选实施方式，本发明所述装置还包括：解调装置1和数据终端6；所述解调装置1与所述光纤传感器4连接，所述解调装置1用于对所述应变量进行解调处理；所述数据终端6通过信号线5与所述解调装置1连接，所述数据终端6用于对所述解调后的所述应变量进行存储及显示；所述数据终端6为上位机。
作为一种可选实施方式，本发明所述装置还包括：
高温炉8，用于放置试样2、载荷发生器、光纤传感器4和支撑架7。
作为一种可选实施方式，本发明所述光纤传感器4为光纤光栅传感器。
试样2应变测量位置的确定：
对于不同试样类型，光纤传感器4的安装位置略有不同。当所述试样2为中心非对称型悬臂梁试样9时，所述光纤传感器4安装于所述悬臂梁试样9顶部，与悬臂梁试样9尺寸突变处的距离10为1mm，所述光纤传感器4的数量为1，具体如图2所示；当所述试样2为中心对称型小冲杆试样11时，所述光纤传感器4安装于小冲杆试样11的底部，沿小冲杆试样11中心线对称布置，间距13与圆形冲球12的直径相同，所述光纤传感器4的数量为2，具体如图3所示；当所述试样2为三点弯试样14时，所述光纤传感器4安装于三点弯试样14的底部，位于三点弯试样14中心线处，所述光纤传感器4的数量为1，具体如图4所示；当所述试样2为四点弯试样15时，所述光纤传感器4安装于四点弯试样15的底部，位于四点弯试样15中心线处，所述光纤传感器4的数量为1，具体如图5所示。
光纤传感器4的安装：
作为一种实施方式，本发明当所述光纤传感器4用于测量室温蠕变时，则采用环氧树脂或密封胶16将所述光纤传感器4和所述试样2连接，具体如图6所示；当所述光纤传感器4用于测量高温蠕变时，则采用点焊接头方式17将所述光纤传感器4和所述试样2连接，具体如图7所示。
重复性校验：
待光纤传感器4安装完毕后，缓慢施加、卸除载荷3。加载过程中，查看解调装置1中有无信号显示，若有信号，则表明连接正常；同时，查看信号在加载、卸载过程中的重复性，若加载、卸载至同一载荷3时解调装置1中信号相同或不超过1％，则表明重复性校验通过，否则重新检查连接线。
应变测量：
待所述光纤传感器4安装完毕后，开展试样2的测量位置校验工作，测量所述光纤传感器4安装的实际距离。对于中心非对称型试样，所述光纤传感器安装距离10的偏差保持在±0.2％，对于中心对称型试样需保证光纤传感器4位于试样2中心线处。
待测量位置校验结束之后，给试样2升温，待温度稳定后施加载荷3，开始测量试样2应变。试样2中应变发生变化，所述光纤传感器4将采集到的应变量传输到解调装置1中，信号经解调后传送到数据终端6内进行储存、分析、显示。
本发明中所述载荷发生器由压头和压杆组成，所述光纤传感器4由光纤基体、覆层和外部保护层组成。
本发明中所述解调装置1只要能够完成数据解调功能的均可，因此不再此处进行限定具体的型号或组成。
本发明采用小试样蠕变应变直接测量装置进行测量，解决了现有的小试样蠕变变形引伸测量法和载荷点位移近似法无法实现试样蠕变应变直接测量的问题，提供了一种适用范围宽、符合度高的蠕变应变直接测量方法。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
1.一种蠕变应变直接测量装置，其特征在于，所述装置包括：
支撑架，用于放置试样；
载荷发生器，与所述试样对应设置，用于对所述试样施加载荷，使所述试样变形；
光纤传感器，与所述试样连接，用于检测所述试样变形的应变量。
2.根据权利要求1所述的蠕变应变直接测量装置，其特征在于，所述装置还包括：
解调装置，与所述光纤传感器连接，用于对所述应变量进行解调处理；
数据终端，与所述解调装置连接，用于对所述解调后的所述应变量进行存储及显示。
3.根据权利要求2所述的蠕变应变直接测量装置，其特征在于，所述装置还包括：
高温炉，用于放置试样、载荷发生器、光纤传感器和支撑架。
4.根据权利要求1所述的蠕变应变直接测量装置，其特征在于，当所述试样为中心非对称型悬臂梁试样时，所述光纤传感器安装于悬臂梁试样顶部，与悬臂梁试样尺寸突变处的距离为1mm，所述光纤传感器的数量为1。
5.根据权利要求1所述的蠕变应变直接测量装置，其特征在于，当所述试样为中心对称型小冲杆试样时，所述光纤传感器安装于小冲杆试样的底部，沿小冲杆试样中心线对称布置，间距与圆形冲球的直径相同，所述光纤传感器的数量为2。
6.根据权利要求1所述的蠕变应变直接测量装置，其特征在于，当所述试样为三点弯试样时，所述光纤传感器安装于三点弯试样的底部，位于三点弯试样中心线处，所述光纤传感器的数量为1。
7.根据权利要求1所述的蠕变应变直接测量装置，其特征在于，当所述试样为四点弯试样时，所述光纤传感器安装于四点弯试样的底部，位于四点弯试样中心线处，所述光纤传感器的数量为1。
8.根据权利要求1所述的蠕变应变直接测量装置，其特征在于，当所述光纤传感器用于测量室温蠕变时，则采用环氧树脂或密封胶将所述光纤传感器和所述试样连接；当所述光纤传感器用于测量高温蠕变时，则采用点焊接头方式将所述光纤传感器和所述试样连接。
技术总结