格架扣松试验装置及方法

技术领域

本发明属于核电技术领域，具体涉及一种格架扣松试验装置及方法。

背景技术

条带弹簧广泛应用于核燃料元件生产中，并对核燃料棒等元件起到关键支持作用，因此，条带弹簧的力学性能直接关系到核燃料元件的服役寿命与可靠性。但由于条带弹簧尺寸特别且服役过程中受力条件十分复杂，随着对核燃料元件的质量和服役寿命要求的提升，相关技术对条带弹簧的扣松测试传统测试方法和手段已不能满足工程应用的需求，因此迫切需要对格架条带弹簧的扣松力学性能进行有效的测试。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，提供了一种格架扣松试验装置及方法。

根据本公开实施例的一方面，提供一种格架扣松试验装置，所述格架扣松试验装置包括：底座、下压板、上顶板、多个下压螺钉、多个上顶螺钉以及多个柱销，所述多个柱销分为多组，每组包括多个直径相同的柱销，不同组的柱销的直径由小到大变化，各组的柱销数量相同；

所述下压板沿轴向开设多个第一柱销通孔和多个第一螺纹通孔，所述上顶板沿轴向开设多个第二柱销通孔和多个第二螺纹通孔；

所述底座沿轴向开设多个第三螺纹通孔，每个第三螺纹通孔正对一个第一螺纹通孔，每个下压螺钉螺纹连接在一个第一螺纹通孔和该第一螺纹通孔正对的第三螺纹通孔中；

所述底座沿轴向开设多个第四螺纹通孔，每个第四螺纹通孔正对一个第二螺纹通孔，每个上顶螺钉螺纹连接在一个第二螺纹通孔和该第二螺纹通孔正对的第四螺纹通孔中；

每组的柱销能够连接在所述底座上时，该组的每个柱销适配的插入一个第二柱销通孔、一个第一柱销通孔或待测格架的一个栅元格内；

所述待测格架放置在一组柱销上端和所述下压板之间，且所述待测格架的每个栅元格正对该组的一个柱销的情况下，若所述多个下压螺钉被同时向第一方向旋拧，则所述下压板向下运动，并推动所述待测格架一同向下运动，使得该组每个柱销挤压进入正对的栅元格；

所述待测格架各栅元格，以及所述上顶板的各第二柱销通孔插入柱销，且所述上顶板位于所述待测格架下端的情况下，若所述多个上顶螺钉被同时向第一方向旋拧，则所述上顶板向上运动，并推动所述待测格架一同向上运动，使得每个柱销与插入栅元格相分离。

在一种可能的实现方式中，每个柱销可拆卸的连接在所述底座上。

在一种可能的实现方式中，不同组的柱销直径按照固定差值由小到大变化。

在一种可能的实现方式中，所述固定差值为0.01毫米。

在一种可能的实现方式中，每组柱销的数量与待测格架的栅元格的数量相同。

在一种可能的实现方式中，每组的柱销的数量大于待测格架的栅元格的数量。

在一种可能的实现方式中，每个柱销能够与所述底座销接。

在一种可能的实现方式中，每个柱销能够与所述底座螺纹连接。

在一种可能的实现方式中，所述多个柱销的材料包括不锈钢。

根据本公开实施例的另一方面，提供一种格架扣松试验方法，所述方法应用于上述的格架扣松试验装置中，所述方法包括：

选择未安装的各组中柱销直径最小的一组柱销，将该组柱销连接在底板上，将上顶板插设在该组柱销中，使该组每个柱销穿过上顶板的一个第二柱销通孔，并使每个上顶螺钉螺纹连接在一个第二螺纹通孔和该第二螺纹通孔正对的第四螺纹通孔中；

将待测格架放置在该组柱销上端，并所述待测格架的每个栅元格正对该组的一个柱销；

将下压板放置在所述待测格架的上端，使该组每个柱销正对所述下压板的一个第一柱销通孔，并使每个下压螺钉螺纹连接在一个第一螺纹通孔和该第一螺纹通孔正对的第三螺纹通孔中；

持续同时向第一方向旋拧各下压螺钉，使得所述下压板向下运动，并推动所述待测格架一同向下运动，直至该组每个柱销插入正对的栅元格；

在该组每个柱销插入正对的栅元格后，静置预设时长；

在静置预设时长后，持续同时向第一方向旋拧多个上顶螺钉，使得所述上顶板向上运动，并推动所述待测栅元格一同向上运动，直至每个柱销与插入栅元格相分离；

从未安装的多组柱销中选择直径最小的一组柱销作为另一组柱销，采用该另一组柱销重复上述各步骤，直至选择到柱销直径最大的一组。

在一种可能的实现方式中，所述预设时长为30分钟。

本公开的有益效果在于：本公开通过格架扣松试验装置各零部件的相互连接装配关系，通过将多组柱销按照直径由小到大的次序依次以预设时长插置入待测格架，实现了不同直径格架扣松试验条件，由此可以更加逼真的模拟条带弹簧和钢凸在实际服役过程中复杂的力学约束条件，解决了无法对弹簧整体力学性能进行测试研究的难题，从而可以实现对格架真实工况的模拟和测试。此外，本公开中，下压板和上顶板可以充分的接触待测格架，通过同时旋拧多个下压螺钉可以更加平稳的移动下压板，通过同时旋拧多个上顶螺钉可以更加平稳的移动上顶板，这样，可以分别通过下压板和上顶板将待测格架平稳的插入多个柱销或从多个柱销中脱出，有效减少对待测格架的损伤。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的一种格架扣松试验装置的示意图。

图2是一种示例中示出的格架俯视图。

图3是一种示例中示出的格架局部轴向剖视图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种格架扣松试验装置的下压板的示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种格架扣松试验装置的上顶板的示意图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种格架扣松试验装置的底板的示意图。

图7是根据一示例性实施例示出的一种格架扣松试验方法的流程图。

图8是根据一示例性实施例示出的一种格架扣松试验方法的试验效果与理论效果对比图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图2是一种示例中示出的格架俯视图。图3是一种示例中示出的格架局部轴向剖视图。如图2和图3所示，通常来讲，格架可以包括多个栅元格6，每个栅元格6内侧侧壁上可以设置多个钢凸8和多个条带弹簧9，燃料棒5插入栅元格6内时，挤压该栅元格6内的多个条带弹簧9和多个钢凸8，使得该栅元格6内的多个条带弹簧9和多个钢凸8相互配合来夹持和固定插入栅元格6内的燃料棒5。由于条带弹簧尺寸特别且服役过程中受力条件十分复杂，因此，亟需对格架条带弹簧的扣松力学性能进行有效的测试。

图1是根据一示例性实施例示出的一种格架扣松试验装置的示意图。如图1所示，该格架扣松试验装置可以包括：底座1、下压板3、上顶板2、多个下压螺钉4、多个上顶螺钉7以及多个柱销5。

其中，多个柱销5可以分为多组，每组包括多个直径相同的柱销5，不同组的柱销5的直径由小到大变化，各组的柱销5数量相同。每组的柱销5能够连接在底座1上。可以根据实际的燃料棒的直径合理设置各柱销5的直径，使得每个柱销5完全插入待测格架6上的该柱销5对准的栅元格内时，可以挤压该栅元格内的钢凸和条带弹簧。

图4是根据一示例性实施例示出的一种格架扣松试验装置的下压板的示意图。如图4所示，该下压板3沿轴向开设多个第一柱销通孔11和多个第一螺纹通孔10。图5是根据一示例性实施例示出的一种格架扣松试验装置的上顶板的示意图。如图5所示，该上顶板2沿轴向开设多个第二柱销通孔13和多个第二螺纹通孔12。图6是根据一示例性实施例示出的一种格架扣松试验装置的底板的示意图。如图6所示，该底座1沿轴向开设多个第三螺纹通孔14和多个第四螺纹通孔15以及多个用于安装注销的安装孔16。

每组的柱销连接在底座上时，该组的每个柱销适配的插入一个第二柱销通孔、一个第一柱销通孔或待测格架的一个栅元格内。举例来讲，每组柱销可以可拆卸的连接在底座上，每组可以包括N个柱销，底座可以设置N个安装孔，每个柱销可以与底座上的一个安装孔销接(此外，各柱销也可以螺纹连接在底座对应的安装孔中，本公开实施例对此不做限定)。每组柱销连接在底座上时，各柱销之间的相对位置与待测格架中各栅元格的相对位置，下压板的各第一柱销通孔之间的相对位置，以及上顶板的各第二柱销通孔之间的相对位置相互适配，使得该组的每个柱销可以适配的插入一个第二柱销通孔、一个第一柱销通孔或待测格架的一个栅元格内。

每个第三螺纹通孔可以正对一个第一螺纹通孔，每个下压螺钉螺纹连接在一个第一螺纹通孔和该第一螺纹通孔正对的第三螺纹通孔中，这样，可以通过多个下压螺钉将下压板架设在底座上。通过同时向第一方向(第一方向可以为顺时针方形或逆时针方向)旋拧各下压螺钉，可以使得下压板向下移动，通过同时向第二方向旋拧各下压螺钉，可以使得下压板向上移动(第二方向为与第一方向相反的方向，例如第一方向若为顺时针方向，则第二方向为逆时针方向)。在一种可能的实现方式中，各下压螺钉可以均匀的分布在下压板的周围边缘处，以提高下压板的稳定性。

每个第四螺纹通孔正对一个第二螺纹通孔，每个上顶螺钉螺纹连接在一个第二螺纹通孔和该第二螺纹通孔正对的第四螺纹通孔中，这样，可以通过多个上顶螺钉将上顶板架设在底座与下压板之间，且上顶板可以插设在该组柱销中，使得每个柱销可以穿过上顶板的一个第二柱销通孔。通过同时向第一方向旋拧各上顶螺钉，可以使得上顶板向上移动，通过同时向第二方向旋拧各上顶螺钉，可以使得上顶板向下移动。在一种可能的实现方式中，各上顶螺钉可以均匀的分布在上顶板的周围边缘处，以提高上顶板的稳定性。

待测格架放置在一组柱销上端和下压板之间，且待测格架的每个栅元格正对该组的一个柱销的情况下，若多个下压螺钉被同时向第一方向旋拧，则下压板向下运动，并推动待测格架一同向下运动，使得该组每个柱销挤压进入正对的栅元格的固定组件；

待测格架各栅元格，以及上顶板的各第二柱销通孔插入柱销，且上顶板位于待测格架下端的情况下，若多个上顶螺钉被同时向第一方向旋拧，则上顶板向上运动，并推动待测格架一同向上运动，使得每个柱销与插入栅元格相分离。

在一种可能的实现方式中，不同组的柱销直径按照固定差值由小到大变化。例如，固定差值可以为0.01毫米。

在一种可能的实现方式中，每组柱销的数量可以大于或等于格架的栅元格的数量。

在一种可能的实现方式中，多个柱销的材料包括不锈钢。需要说明的是，可以根据需要选择适用的材料作为柱销的材料，本公开实施例对柱销的材料不做限定。

图7是根据一示例性实施例示出的一种格架扣松试验方法的流程图。该格架扣松试验方法可以应用于上述格架扣松试验装置中，如图7所示，该方法可以包括：

步骤700，选择未安装的各组中柱销直径最小的一组柱销，将该组柱销连接在底板上，使得各柱销垂直于底板，将上顶板插设在该组柱销中，使该组每个柱销穿过上顶板的一个第二柱销通孔，并使每个上顶螺钉螺纹连接在一个第二螺纹通孔和该第二螺纹通孔正对的第四螺纹通孔中。

步骤701，将待测格架放置在该组柱销上端，并待测格架的每个栅元格正对该组的一个柱销。

步骤702，将下压板放置在待测格架的上端，使该组每个柱销正对下压板的一个第一柱销通孔，并使每个下压螺钉螺纹连接在一个第一螺纹通孔和该第一螺纹通孔正对的第三螺纹通孔中。

步骤703，持续同时向第一方向旋拧各下压螺钉，使得下压板向下运动，并推动待测格架一同向下运动，直至该组每个柱销充分的插入正对的栅元格，以充分挤压栅元格内的钢凸和条带弹簧。

步骤704，在该组每个柱销充分的插入正对的栅元格后，静置预设时长(例如，预设时长可以为30分钟)。

步骤705，在静置预设时长后，持续同时向第一方向旋拧多个上顶螺钉，使得上顶板向上运动，并推动待测栅元格一同向上运动，直至每个柱销与插入的栅元格相分离，从而将待测格架从多个柱销中取出。

步骤706，从未安装的多组柱销中选择直径最小的一组柱销作为另一组柱销，采用该另一组柱销重复上述各步骤，直至选择到柱销直径最大的一组。例如，若有M组柱销(M为正整数)，不同组的柱销直径按照固定差值由小到大变化，例如，固定差值可以为0.01毫米。可以按照每组注销直径由小到大的顺序，依次选用各组柱销使用步骤700至步骤705的方法进行试验，直至选用到柱销直径最大的一组完成试验，在每次完成试验后，可以记录该次试验后待测格架的栅元格中钢凸与相对的条带弹簧之间的距离，图8是根据一示例性实施例示出的一种格架扣松试验方法的试验效果与理论效果对比图。在图8中，x轴代表试验次数，y轴代表每次试验后待测格架的栅元格中钢凸与相对的条带弹簧之间的距离。如图8所示，试验曲线与理论曲线基本相吻合，由此可见，本公开通过将多组柱销，按照直径由小到大的次序依次以预设时长插置入待测格架，可以更加逼真的模拟条带弹簧和钢凸在实际服役过程中复杂的力学约束条件，解决了无法对弹簧整体力学性能进行测试研究的难题，从而可以实现对弹簧真实工况的模拟并进行测试。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。