[發明專利]一種高溫脈沖動態應變校準裝置

有效

• 申請號: 202010573526.4
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111551463B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 孫浩琳;梁志國;尹肖
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G01N3/62
• 分類號: G01N3/62;G01N3/307
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發明公開的一種高溫脈沖動態應變校準裝置，屬于應變計量測試技術領域。本發明主要由動態應變激勵系統、高溫環境試驗系統、被校應變測量系統、激光測量系統和底座支架組成。本發明通過將受壓縮氣體推動加速的彈體高速撞擊入射桿產生脈沖應變作為動態應變激勵源，即使用一種基于雙Hopkinson分離桿沖擊模式產生脈沖應變，能夠實現較大量程范圍和持續時間的脈沖應變。本發明通過采用激光多普勒測量系統測得的應變值作為標準值，同時結合高溫環境試驗系統，采取局部半封閉加熱方案，實現在高溫下的應變動態校準。本發明將應變計量校準由靜態特性拓展到動態特性，且能夠同時實現常溫和高溫環境下的應變動態校準。

技術領域

本發明涉及一種高溫脈沖動態應變校準裝置，屬于應變量計量測試設備技術領域。

背景技術

應變是指固體及結構承受力、力矩、壓力等載荷產生的變形行為，以及溫度等環境變化產生的熱脹冷縮的變形行為。而應變量是定量衡量這類應變大小的一種物理量值。對于應變測量，人們有各種不同的原理和方法，從經典的電阻式應變測量、電容式應變測量、電感式應變測量、磁致伸縮式應變測量，到半導體式應變測量、懸絲式應變測量、光纖光柵式應變測量等等，有眾多原理與方法。

由于動態應變實現和測量起來的難度，有關動態應變計量校準問題一直未有突破，針對高溫條件下的動態應變測量如何校準目前尚未有較好的手段。

發明內容

為解決動態應變計量的溯源及無法在高溫環境下進行動態應變校準的問題，本發明的目的是提供一種高溫脈沖動態應變校準裝置，能夠在溫度范圍(25～600)℃，針對應變范圍(300～2000)με，持續時間(50～100)μs的脈沖應變，實現高溫動態應變校準。本發明將應變計量校準由靜態特性拓展到動態特性，且能夠同時實現常溫和高溫環境下的應變動態校準。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

本發明公開的一種高溫脈沖動態應變校準裝置，主要由動態應變激勵系統、高溫環境試驗系統、被校應變測量系統、激光測量系統和底座支架組成。

所述動態應變激勵系統，包括高壓氣室、彈體、氣管、砧體、入射桿、透射桿。

所述高溫環境試驗系統，包括高溫加熱箱，高溫應變片、試樣件、同軸套管。

所述被校應變測量系統，包括動態應變測量儀、高速數據采集系統、分析系統、應變片、應變片。

所述激光測量系統，包括側向激光測速儀、軸向激光測速儀、高速數據采集系統、分析系統。

所述底座支架，包括固定機架、同步推桿機構、平臺底座。

所述高溫動態應變校準范圍指溫度范圍為25～600℃，應變范圍為300～2000με，脈沖應變持續時間為50～100μs。

入射桿和透射桿通過固定機架同軸安裝在平臺底座上，試樣件安裝在同軸套管中間，同軸套管兩端套在入射桿和透射桿上，高壓氣室壓縮氣體，使彈體在氣管中加速到所需的速度范圍，通過控制高壓氣室內的氣壓，調整彈體速度值。

砧體根據材料和尺寸厚度的不同，用于產生不同的脈沖應變持續時間；根據應變持續時間。作為優選，砧體材料選擇鋁合金材料。

彈體軸向撞擊砧體，產生彈性應力波，彈性應力波通過砧體傳播到入射桿，進入入射桿的彈性應力波到達入射桿和試樣件交界面時，由于阻抗不同，一部分應力波在交界面發生發射，剩余應力波進入試樣件，應力波同樣在試樣件和透射桿交界面處發生反射和透射。

彈性應力波在入射桿和透射桿中傳播時產生脈沖應變，由安裝在透射桿上的應變片感知，通過動態應變測量儀采集各應變電壓值，經分析系統獲得常溫應變測量值。