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专利号: 2023114650930
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种极地复杂环境的应力腐蚀实验装置,其特征在于:包括腐蚀环境箱、低温介质箱、温度控制系统和温度控制模块;所述腐蚀环境箱位于低温介质箱内部;

其中,所述腐蚀环境箱内从上至下依次包括:极地海水盒、极地浮冰盒和海上大气盒;

在所述极地海水盒内部设置有温度传感器和加热元件,所述海上大气盒内部设置有温度检测元件,该海上大气盒通过水汽循环导管与外部海水汽化装置相连,用于实现水汽在海上大气盒内的预留和保存;海上大气盒内的温度检测元件用于获取海上大气盒内的实验温度,所述温度检测元件与外部低温恒温水浴装置通讯连接,外部低温恒温水浴装置通过温度检测元件反馈的温度信息来控制低温介质的温度,通过低温介质控制海上大气盒内的温度;所述极地浮冰盒内放置有极地浮冰;

其中,所述低温介质箱内包括升降装置、固定模块、滑动模块和低温介质;所述升降装置的固定端与固定模块连接,该升降装置的滑动端与滑动模块相连,用于带动滑动模块上升或下降;所述固定模块通过循环导管与外部低温恒温水浴装置相连,用于实现低温介质在低温介质箱内的预留和保存;所述低温介质箱内预留和保存的低温介质的体积与低温介质箱内空间的体积保持1:1的关系;

其中,所述温度控制系统与温度传感器和升降装置相连,用于根据温度传感器反馈的极地海水盒内极地海水的温度,控制升降装置上升或下降,实现控制极地海水盒内极地海水的温度;所述滑动模块的上升极限为完全覆盖极地海水盒的侧壁;

其中,所述温度控制模块与温度传感器和加热元件相连,用于根据温度传感器反馈的极地海水盒内极地海水的温度,控制加热元件的加热温度,实现控制极地海水盒内极地海水的温度;

待应力腐蚀实验的试样贯穿固定在腐蚀环境箱中。

2.根据权利要求1所述的一种极地复杂环境的应力腐蚀实验装置,其特征在于:所述海上大气盒为凹字形,所述极地浮冰盒由海上大气盒凹陷下去的外部空间构成。

3.根据权利要求1所述的一种极地复杂环境的应力腐蚀实验装置,其特征在于:所述海上大气盒内的实验温度通过低温介质箱内循环的低温介质控制。

4.根据权利要求1所述的一种极地复杂环境的应力腐蚀实验装置,其特征在于:所述固定模块的高度等于海上大气盒的高度。

5.根据权利要求1所述的一种极地复杂环境的应力腐蚀实验装置,其特征在于:所述温度控制系统根据温度传感器反馈的极地海水盒内极地海水的温度,依据基于神经网络的模糊PID控制算法,控制升降装置上升或下降;

所述基于神经网络的模糊PID控制算法,包括以下步骤:

将极地海水盒内的预期温度与实测温度之间的误差e、误差变化率de/dt进行神经网络模糊量化与解模糊处理,得到PID控制参数Kp、Ki和Kd,其中Kp、Ki和Kd分别是比例控制参数、积分控制参数和微分控制参数;

将温度偏差信息e、误差变化率de/dt以及PID控制参数传输至PID控制器;

通过PID控制器控制升降装置的升降方向和升降速率。

6.根据权利要求5所述的一种极地复杂环境的应力腐蚀实验装置,其特征在于:所述神经网络模糊量化与解模糊处理,包括:通过神经网络学习算法,自适应地整定模糊PID控制算法中的隶属度函数,逼近理想控制规则。

7.根据权利要求1所述的一种极地复杂环境的应力腐蚀实验装置,其特征在于:温度控制模块根据温度传感器反馈的极地海水盒内极地海水的温度,依据PID控制算法,控制加热元件的加热温度。

8.基于权利要求1至7任意一项所述的一种极地复杂环境的应力腐蚀实验装置的应力腐蚀实验方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:将待应力腐蚀实验的试样贯穿固定在海上大气盒中,在实现水汽在海上大气盒内的预留和保存后,将极地浮冰放置在极地浮冰盒内,在盖上极地浮冰盒的盒盖后,将极地海水通入极地海水盒内,最后盖上极地海水盒的盒盖,至此待应力腐蚀实验的试样完全贯穿固定在腐蚀环境箱中,待应力腐蚀实验的试样的上下两端与万能试验机相连,由万能试验机提供实验载荷;

步骤2:通过低温介质箱内循环的低温介质控制海上大气盒内的实验温度,使海上大气盒内的温度达到实验温度;通过控制升降装置使极地海水盒内的极地海水的温度达到实验温度,或通过控制升降装置和加热元件,使极地海水盒内的极地海水的温度达到实验温度;

步骤3:启动万能试验机,进行应力腐蚀实验测评。

9.根据权利要求8所述的应力腐蚀实验方法,其特征在于:所述的通过控制升降装置使极地海水盒内的极地海水的温度达到实验温度,包括:通过控制升降装置的升降来调整滑动模块的位置;

根据滑动模块的位置,低温恒温水浴装置通过控制循环导管内低温介质的流入与流出速率,使低温介质水平面与滑动模块顶部同步升降,在低温介质箱的滑动模块内循环的低温介质和外界高温环境的共同影响下,使极地海水盒内的极地海水的温度达到实验温度。

10.根据权利要求8所述的应力腐蚀实验方法,其特征在于:所述的通过控制升降装置和加热元件,使极地海水盒内的极地海水的温度达到实验温度,包括:通过控制升降装置的升降来调整滑动模块的位置,使滑动模块完全覆盖极地海水盒的侧壁;

通过温度控制模块控制加热元件的加热温度,使极地海水盒内的极地海水的温度达到实验温度。