[發明專利]連續變溫下高溫原位雙軸加載測試裝置

在審

• 申請號: 201810078893.X
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108132189A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 周立明;張建海;趙宏偉;謝英杰;孫書博;王軍炎;李明
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/02;G01N21/84;G01B11/16
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

本發明涉及一種連續變溫下高溫原位雙軸加載測試裝置，屬于材料力學性能測試領域。包括雙軸加載模塊、高溫加載模塊、成像模塊和支撐模塊，雙軸加載模塊由電動缸、拉壓力傳感器、加載主軸等組成，實現裝置的雙軸拉?拉、拉?壓、壓?壓等多種方式的加載測試；高溫加載模塊由真空爐體、測溫元件、真空系統、水冷系統及高溫夾具等組成，實現裝置3000℃高溫加載；成像模塊包括數字散斑測試系統、高速數字攝像機等，完成裝置的高溫應變測試和實時原位觀測。優點在于：整體設計大方合理，結構簡單，安全可靠，加載精度高、載荷范圍大、測試方法多樣化，可完成各種材料在真空高溫狀態下的多類試驗。為材料高溫力學行為和服役提供了有效的測試手段。

技術領域

本發明涉及材料原位力學性能測試領域，特別涉及一種在高溫雙軸加載環境作用下耐高溫材料的力學參數的測試方法與裝置，尤指一種連續變溫下高溫原位雙軸加載測試裝置。用于對耐高溫材料在高溫雙軸加載下的力學性能參數測定。

背景技術

諸如碳/碳復合材料、高溫合金、高溫陶瓷等耐高溫材料能在高溫環境及一定應力作用下長期工作，具有優異的高溫強度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，是航空航天、武器裝備等熱防護系統設計研制的關鍵材料，廣泛應用支撐各種超高速飛行器的喉襯、隔熱環、高壓噴管、發動機渦輪引擎等關鍵功能部件。

耐高溫材料的力學參數會隨著溫度的改變為發生非線性變化，世界各國對用于防熱保護的耐高溫材料的研究極度重視。早在上世紀九十年代，美國、俄羅斯、日本、法國等國就把復合材料的研究列入先進材料研究計劃，許多國家都建立了相關超高溫研究機構，對材料在超高溫環境下的力學性能進行系統的研究。耐高溫材料的力學性能指標評價技術的欠缺制約著我國耐高溫材料的發展。同時，美國、俄羅斯等國對我國實行技術封鎖，超高溫環境下耐高溫材料力學性能測試技術和裝置進口受限，極大地阻礙了我國耐高溫材料力學指標評價體系的建立，我國迫切需要對高溫環境下耐高溫材料力學性能進行研究。

鑒于耐高溫材料大多數長期工作于超高溫環境中，在設計耐高溫材料及應用進行結構設計時，必須對符合材料及零部件進行系統的試驗分析，充分掌握高溫環境下耐高溫材料在靜載荷、動載荷、以及其他復雜載荷作用下的各種性能指標數據，建立耐高溫材料結構的失效模型，探索失效機理，為耐高溫材料的設計應用提供理論依據，保證耐高溫材料應用的可靠性。對耐高溫材料在極端高溫環境中復雜載荷作用下的力學性能參數進行測定，獲得耐高溫材料在超高溫、復雜載荷作用下的失效模式和機理，為航空航天、國防建設的發展提供理論支撐。

發明內容

本發明的目的在于提供一種連續變溫下高溫原位雙軸加載測試裝置，解決現有技術存在的上述問題，填補我國相關領域的技術空白。本發明是集雙軸加載模塊、高溫加載模塊、成像模塊和支撐模塊于一體的多功能精密測試裝置，進一步開展高溫雙軸載荷加載材料力學性能實驗研究，加快我國對耐高溫材料的研究，打破國外相關行業的技術壟斷。本發明結構布局屬于立式結構，整體裝配于平臺支撐模塊，立式結構布局以及平臺前后開設觀測窗口，方便試驗過程的操作、溫度測量、應變測量、實時原位觀測等。本發明以耐高溫材料為研究對象，提出的高溫環境原位雙軸加載測試裝置為耐高溫材料在高溫復雜載荷作用下的力學參數測定提供支撐，對相關產業的發展、填補我國相關領域的技術空白具有重要意義。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

連續變溫下高溫原位雙軸加載測試裝置，包括雙軸加載模塊、高溫加載模塊、成像模塊和支撐模塊，所述雙軸加載模塊、高溫加載模塊、成像模塊分別安裝在支撐模塊上；雙軸加載模塊與高溫加載模塊通過密封波紋管9法蘭連接，保證加載過程中密封腔體的真空度要求，雙軸加載模塊與高溫加載模塊耦合實現高溫雙軸加載測試；所述雙軸加載模塊為立式結構，兩加載軸方向與水平或豎直方向成45°角布置，由四個加載主軸實現雙軸四個方向載荷加載；所述高溫加載模塊提供高溫環境，實現真空環境下最高3000℃高溫加載；所述成像模塊，在高溫雙軸加載測試過程中進行應變測量和實時原位動態觀測。