[發(fā)明專利]瞬態(tài)強(qiáng)電熱及機(jī)械加載裝置下多物理場(chǎng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的測(cè)試平臺(tái)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010470640.4
• 申請(qǐng)日: 2020-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN112067038A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊琳;張亞舟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京機(jī)械設(shè)備研究所
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02
• 代理公司: 北京云科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11483
• 代理人: 張飆

本申請(qǐng)揭示了一種測(cè)試平臺(tái)，包括強(qiáng)電熱載荷、機(jī)械加載裝置和絕緣夾具，絕緣夾具夾持待測(cè)試樣，機(jī)械加載裝置向待測(cè)試樣施加機(jī)械載荷，強(qiáng)電熱載荷向待測(cè)試樣釋放瞬態(tài)強(qiáng)脈沖電流；測(cè)量系統(tǒng)包括電流測(cè)試單元、溫度測(cè)試單元和圖像攝取單元中的至少一種以及處理單元，電流測(cè)試單元對(duì)待測(cè)試樣的電流進(jìn)行測(cè)試，溫度測(cè)試單元對(duì)待測(cè)試樣的溫度進(jìn)行測(cè)試，圖像攝取單元對(duì)待測(cè)試樣的形態(tài)進(jìn)行拍攝。本申請(qǐng)通過設(shè)置集瞬態(tài)電熱、機(jī)械力耦合加載、超高速微區(qū)測(cè)溫和高速光學(xué)攝像為一體的金屬材料損傷行為實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，可對(duì)瞬態(tài)強(qiáng)電熱與機(jī)械加載裝置作用下材料的多物理場(chǎng)響應(yīng)行為進(jìn)行測(cè)量與記錄，可作為極端加載條件下材料的性能研究手段。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種瞬態(tài)強(qiáng)電熱及機(jī)械加載裝置下多物理場(chǎng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的測(cè)試平臺(tái)。

背景技術(shù)

在高速滑動(dòng)電接觸過程中，軌道與電樞的滑動(dòng)過程持續(xù)時(shí)間很短，工作電流極大，一般為百千安至兆安級(jí)，由于電流的趨膚性，局部電流密度極高，瞬間產(chǎn)生巨大的焦耳熱；巨大的熱量在短時(shí)間內(nèi)來不及擴(kuò)散，局部的熱量積累導(dǎo)致材料溫度急劇升高，甚至達(dá)到熔點(diǎn)。

受限于瞬態(tài)極端載荷條件，目前的測(cè)量測(cè)試主要是針對(duì)速度、磁場(chǎng)等宏觀外部參量，但對(duì)于材料的溫度、通流以及機(jī)械性能都缺乏研究手段。主要存在的困難一方面是強(qiáng)電熱場(chǎng)與機(jī)械場(chǎng)的同時(shí)加載問題，另一方面是多場(chǎng)參量同步測(cè)量記錄問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決相關(guān)技術(shù)中強(qiáng)電熱場(chǎng)與機(jī)械場(chǎng)同時(shí)加載困難，且多場(chǎng)參量同步測(cè)量記錄困難的問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N瞬態(tài)強(qiáng)電熱及機(jī)械加載裝置下多物理場(chǎng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的測(cè)試平臺(tái)。技術(shù)方案如下：

該瞬態(tài)強(qiáng)電熱及機(jī)械加載裝置下多物理場(chǎng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的測(cè)試平臺(tái)包括加載系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)，其中：

所述加載系統(tǒng)包括強(qiáng)電熱載荷、機(jī)械加載裝置和絕緣夾具，所述絕緣夾具被配置為夾持固定待測(cè)試樣，所述機(jī)械加載裝置向待測(cè)試樣施加機(jī)械載荷，所述強(qiáng)電熱載荷向所述待測(cè)試樣釋放瞬態(tài)強(qiáng)脈沖電流，所述絕緣夾具將夾持的所述待測(cè)試樣與電氣回路絕緣；所述測(cè)量系統(tǒng)包括電流測(cè)試單元、溫度測(cè)試單元和圖像攝取單元中的至少一種以及處理單元，所述電流測(cè)試單元、所述溫度測(cè)試單元和所述圖像攝取單元均與所述處理單元電性連接；所述電流測(cè)試單元對(duì)所述機(jī)械加載裝置所夾持的所述待測(cè)試樣的瞬態(tài)強(qiáng)脈沖電流進(jìn)行測(cè)試，所述溫度測(cè)試單元正對(duì)所述待測(cè)試樣安裝以對(duì)所述待測(cè)試樣的溫度進(jìn)行測(cè)試，所述圖像攝取單元正對(duì)所述待測(cè)試樣安裝以在所述待測(cè)試樣的形態(tài)變化過程中對(duì)所述待測(cè)試樣進(jìn)行拍攝。

可選的，所述強(qiáng)電熱載荷包括工頻變壓器、高壓整流器、脈沖電容器組、自動(dòng)停充電路以及放電開關(guān)，其中：所述工頻變壓器與所述壓整流器的輸入端電性連接，所述壓整流器的輸出端與所述脈沖電容器組的充電端連接，所述自動(dòng)停充電路與所述工頻變壓器的控制端連接，所述放電開關(guān)與所述脈沖電容器組的放電端連接，所述脈沖電容器組的放電端與所述待測(cè)試樣電性連接。

可選的，所述工頻變壓器將輸入的兩相交流市電進(jìn)行升壓，所述工頻變壓器輸出的高壓信號(hào)通過所述高壓整流器整流后向所述脈沖電容器組充電；當(dāng)所述脈沖電容器組充電至預(yù)定電壓時(shí)，所述自動(dòng)停充電路控制所述工頻變壓器斷電，停止向所述脈沖電容器組充電；觸發(fā)所述放電開關(guān)導(dǎo)通，所述脈沖電容器組通過所述放電開關(guān)向所述待測(cè)試樣放電。

可選的，所述電容器組包括兩臺(tái)脈沖電容器，所述電容器組的最大儲(chǔ)能大于或等于8千焦耳。

可選的，所述絕緣夾具包括兩組相對(duì)設(shè)置的夾具組件，兩個(gè)夾具組件分別用于夾持所述待測(cè)試樣中間部的兩個(gè)部位，被夾持的待測(cè)試樣的兩個(gè)伸出端露出于兩個(gè)夾具組件外。

可選的，每組夾具組件包括連接件、絕緣子、夾具體、加力桿和兩個(gè)夾塊；

對(duì)于每組夾具組件，所述夾具體和所述夾塊為導(dǎo)電材質(zhì)，所述絕緣子為絕緣材質(zhì)；

所述兩個(gè)夾塊安裝于所述夾具體內(nèi)部，所述加力桿的連接桿與其中一個(gè)夾塊連接，所述加力桿帶動(dòng)所連接的夾塊與另一個(gè)夾塊夾緊；