[發明專利]一種超低溫環境下材料與結構雙軸加載力學性能試驗系統

有效

• 申請號: 202010046407.3
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111189717B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 王新筑;王鑫杰;劉媛;楊陽
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/04;G01M5/00;G01M13/00
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明公開了一種超低溫環境下材料與結構雙軸加載力學性能試驗系統，屬于力學性能試驗領域，包括主機系統、超低溫環境箱、控制系統和數據分析軟件；主機系統包括主機框架，其中心側設置有超低溫環境箱；主機框架設置有伺服電動缸，其包括伺服電機和旋轉轉直線運動機構；旋轉轉直線運動機構一端與伺服電機固定連接，另一端設置有夾具；旋轉轉直線運動機構與夾具之間設置有力傳感器；控制系統信號連接伺服電動缸和力傳感器；控制系統將采集數據傳輸到數據分析軟件；數據分析軟件分析并給出測試結果。本發明可以得到在超低溫度下材料與結構精準的剛度和強度特性參數、材料與結構真實破壞機理以及溫度與材料及結構力學性能變化曲線等相關技術參數。

技術領域

本發明涉及力學性能試驗領域，具體涉及一種超低溫環境下材料與結構雙軸加載力學性能試驗系統。

背景技術

由于空間技術的發展、太空武器的研發已經成為維護國家安全的“制高點”，各個發達國家都把更多的資源投向先進飛行器的研制。對先進材料與結構在超低溫(-196°)下復雜應力狀態下的性能研究非常重要。材料與結構的強度不僅取決于材料自身的性質，還與材料與結構所處的荷載條件和環境因素密切有關。

現有技術中不僅在超低溫環境下對材料與結構的剛度特性不能做到相當精確的計算與設計，而且對超低溫下的材料與結構強度測試仍難以做到準確的控制，雖有一些預測強度的破壞準則，但僅是一種判據，只能對材料與結構的破壞或失效做現象學的描述，難以真實反映出其在超低溫下的破壞機理。

因此，急需一種能夠在超低溫度下獲得材料與結構精準剛度和強度特性、且能反映出真實材料與結構破壞機理的力學性能參數試驗系統。

發明內容

本發明目的在于提供在超低溫度下獲得材料與結構精準剛度和強度特性、且能反映出真實材料與結構破壞機理的力學性能參數試驗系統，發明的內容如下：

一種超低溫環境下材料與結構雙軸加載力學性能試驗系統，包括主機系統、超低溫環境箱、控制系統和數據分析軟件；所述主機系統包括主機框架，所述主機框架中心側設置有超低溫環境箱；所述主機框架設置有伺服電動缸；所述伺服電動缸包括伺服電機和旋轉轉直線運動機構；所述旋轉轉直線運動機構一端與伺服電機固定連接，設置于超低溫環境箱外側，另一端設置有夾具，設置于超低溫環境箱內；所述夾具用于裝夾試樣；所述旋轉轉直線運動機構與所述夾具之間設置有力傳感器，用于監測試樣實時受力情況；所述控制系統信號連接所述伺服電動缸和所述力傳感器，用于控制伺服電動缸和采集所述試驗承受的實時力學數據；所述控制系統將采集力學數據傳輸到所述數據分析軟件；所述數據分析軟件用于采集數據的分析并給出測試結果。

進一步地，所述旋轉轉直線運動機構為絲杠螺母傳動副，所述絲杠螺母傳動副中絲杠與所述伺服電機固定連接，所述螺母設置有法蘭，所述法蘭與所述夾具固定連接。

進一步地，所述主機框架中心側設置有限位防護機構，所述限位防護機構為框架結構；所述限位防護機構遠離主機框架側套設在所述絲杠上，所述螺母設置于限位防護機構內。

進一步地，還包括靜態應變儀，所述試樣設置有應變片，所述應變片與所述靜態應變儀信號連接，所述應變片將監測數據發送至所述靜態應變儀，所述靜態應變儀對所述應變片監測數據進行分析，并將分析結果發送至所述數據分析軟件。

進一步地，所述主機框架周向等間距分布設置有4個伺服電動缸。

進一步地，所述主機框架設置有吊裝機構。

進一步地，所述夾具為拉伸夾具、壓縮夾具或三點彎夾具中的一種。

進一步地，所述主機框架遠離中心側設置有供使用者攀登的梯子。

進一步地，超低溫環境箱的超低溫度設定值為-196℃。

本發明的有益效果：