[實用新型]熱沖擊?力耦合加載與測試系統

有效

• 申請號: 201621179309.2
• 申請日: 2016-11-03
• 公開（公告）號: CN206330829U
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 蔣一萱;關明智;王省哲
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N3/60;G01N3/02
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司11249
• 代理人: 宋敏

技術領域

本實用新型涉及一種材料的加載與測試系統，具體的說是熱沖擊-力耦合加載與測試系統。

背景技術

隨著現代科技的發展，高溫智能復合材料(如超高溫陶瓷，鐵電陶瓷燈)已經廣泛應用于電子、航空、航天、信息和核工業等領域，諸如制動器、微定位器、存儲器、水聽器、加速度傳感器等機敏器件中，并在應用開發研究等方面取得了長足進展。這類材料的主要特點是：在高溫環境下長期服役，在高溫熱沖擊環境下表現良好智能性(如熱沖擊下材料的放電性能等),高溫下可具有良好的導電、導熱、抗腐蝕性等物理性質及保持高的抗氧化性和斷裂強度等。

而在對這些高溫智能復合材料的實驗研究中，試驗儀器至關重要。室溫下高溫智能復合材料的力學性能如彎曲強度、楊氏模量，物理參數如電導率、熱導率、比熱容等用現有的技術可以測得，但高溫熱沖擊下測量材料的參數就十分困難了。首先要在力學加載系統中得到一個穩定的高溫熱沖擊環境，然后要有能在高溫下精確測量其溫度、變形等多場性能的傳感裝置等。本測試系統正是針對以上極為棘手的問題而開展研制的。該測試系統的主要特點是可以同時提供變速率熱沖擊、力學加載系統(拉、壓、彎)等多場耦合復雜環境下的高溫智能復合材料力學性能的測量。基于此測試系統的測試結果，有望揭示多場下若干高溫智能復合材料的基本變形模式，熱-力耦合本構關系等，同時，為基于此類高溫智能復合材料的結構研發、設計提供基礎性實驗數據。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種熱沖擊-力耦合加載與測試系統，以獲得極端變速率高溫熱沖擊環境下材料的力學性能。

本實用新型的目的是這樣實現的：熱沖擊-力耦合加載與測試系統，包括高溫熱沖擊加載與控制單元、機械力學加載與控制單元和PC端，PC端分別與高溫熱沖擊加載與控制單元和機械力學加載與控制單元連接，

機械力學加載與控制單元包括電子萬能試驗機和力學測量模塊，力學測量模塊分別與電子萬能試驗機和PC端連接，

高溫熱沖擊加載與控制單元包括快速升溫爐、溫度傳感器和溫控模塊，快速升溫爐安裝在電子萬能試驗機內，快速升溫爐內布置有多組大功率石英燈用于對本系統進行加熱，溫度傳感器安裝在快速升溫爐內，溫控模塊分別連接溫度傳感器和PC端。

進一步，電子萬能試驗機采用無極變速的位移加載方式，電子萬能試驗機采用門式預應力結構。

進一步，力學測量模塊包括高精度載荷傳感器和位移傳感器，高精度載荷傳感器用于測量載荷，位移傳感器用于測量夾頭間的位移。

進一步，快速升溫爐包括爐殼，爐殼上部和下部分別設置有上爐蓋和下爐蓋，爐殼內部周圍布置有陶瓷纖維板，上爐蓋和下爐蓋上分別通過十字槽盤頭螺釘固定有鹵素加熱管，爐殼左側安裝有高溫爐內外折頁，高溫爐內外折頁內部安裝有左、右兩個電極保護罩，電極固定在電極瓷座上并安裝在左、右保護罩內，爐殼右側安裝有把手，把手通過兩個把手架固定在爐殼上，手上下兩側分別安裝有搭扣，搭扣用于鎖緊爐體，試驗樣品通過上高溫拉桿與上連桿連接，所述上連桿另一端固定在爐體上部，試驗樣品通過下高溫拉桿與下連桿連接，所述下連桿另一端固定在爐體下部。

進一步，溫控模塊包括K型熱電偶、人機界面HMI和中央運算器，K型熱電偶與試樣連接，用于測量試樣的溫度和控制爐體的溫度，中央運算器分別與K型熱電偶和人機界面HMI連接。

優選的，溫度傳感器為比色測溫儀。

本實用新型的優點在于：本實用新型采用大功率石英燈加熱法加熱樣品，速度快、效率高并且均勻度高，實現了高溫智能材料在超高溫熱沖擊(200℃/s,最高1200℃)環境下的力學特性測試；

實現了多場環境下的拉、壓、彎等多功能力學加載以及加載過程的控制(0-200KN)；

實現了多場環境下的傳感和非接觸測量、多變量的信號補償技術、數據的實時采集和處理；

對于高溫爐環境中的試樣和相關輔助器件采用熱導率高的導熱材料以傳導和輻照相結合形式實現高溫熱沖擊的動態加載，可大批量重復實驗。

附圖說明

圖1為本實用新型的系統結構示意圖；

圖2為本實用新型的快速升溫爐體的正視圖；

圖3為本實用新型的試樣固定示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。