[發明專利]一種高溫多軸受載力學響應與斷裂極限檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 202011210327.3
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112326451B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 賈偉濤;雷軍義;馬立峰;劉聰;王麗娟;馬自勇;趙瑞
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/24;G01N3/02;G01N3/04;G01N3/06
• 代理公司: 太原榮信德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14119
• 代理人: 楊凱;連慧敏

本發明涉及一種高溫多軸受載力學響應與斷裂極限檢測的裝置，包括計算機、實驗主機、拉伸夾具和加熱系統；拉伸夾具包括施加拉伸載荷的連接架、圓形加載板和試樣夾持裝置，圓形加載板包括兩個凹形扇形盤和兩個凸形扇形盤，圓形加載板沿圓周方向設置有矩形截面的環形凸臺，環形凸臺內側壁均勻設置有定位凹槽，連接架上設置有定位凸緣齒，試樣夾持裝置設置有兩個，分別設置在兩個凸形扇形盤上；加熱系統包括電磁高溫感應加熱器、溫度控制器和可伸縮式耐高溫護罩，本發明可實現純平面應變條件、可實現任意角度復合斷裂強度檢測及高溫狀態下的材料力學性能檢測，本發明涉及材料力學性能檢測技術領域。

技術領域

本發明涉及材料力學性能檢測技術領域，更具體而言，涉及一種高溫多軸受載力學響應與斷裂極限檢測裝置及方法。

背景技術

在工程實際應用中，結構部件的受力方式通常是非常復雜的，如果以單一的斷裂形式進行討論斷裂的結構，容易造成較大的結果偏差。在軋制、鍛壓、擠壓等狀態下，產品多處于復雜的加載狀態，因此研究多軸應力狀態下的材料斷裂性能響應，對保證工程結構構件安全運行有很重要的工程意義。多軸應力狀態對金屬材料的延性、損傷機制以及失效模式有著重要的影響，如何對復合型加載下材料性能準確地測試及參數標定，就需要配備簡易且可靠的試驗工裝設備，以對試件進行完整且系統的力學性能測試，以保證試驗材料屬性測定的準確性。

近年來，許多研究學者常采用不同的拉伸試樣在主要變形區獲得不同的應力狀態，隨后通過比較試驗結果與數值模擬結果完成參數的逆向標定。該方法將試樣安裝到傳統的Arcan夾具上測試薄板材料性能時，都會引入平面外彎曲，即在拉伸/剪切試驗中添加不希望出現的撕裂型裂紋成分，極大影響測試準確性，為了克服這種面外荷載，急需創造純平面應變條件，消除受扭作用產生撕裂型斷裂的加載條件；該裝置的夾具采用圓盤形設計、對稱性佳，且試樣和夾具之間不需要接頭，從而提供均勻的應力狀態，從而產生純粹的平面應變條件，并消除了以前版本的Arcan設備遭受扭轉加載的條件，可測試試樣的單軸強度、扭轉強度或二者的組合。因此，改進的Arcan夾具有利于測試更大范圍的載荷條件。但是夾具可調節的角度有限，并且不能測高溫狀態下的材料力學性能。因此，急需開發一種高溫多軸受載全過程力學響應與斷裂極限檢測的裝置及方法。

發明內容

為了克服現有技術中存在的不足，提供一種可實現純平面應變條件、可實現任意角度復合斷裂強度檢測及高溫狀態下的材料力學性能檢測的高溫多軸受載力學響應與斷裂極限檢測裝置及方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種高溫多軸受載力學響應與斷裂極限檢測的裝置，包括微機控制電子萬能試驗機和計算機，微機控制電子萬能試驗機與計算機相連接，其特征在于：所述微機控制電子萬能試驗機包括實驗主機、設置在實驗主機上的拉伸夾具和加熱系統；

所述實驗主機包括垂直拉伸軸和下底座；

所述拉伸夾具包括施加拉伸載荷的連接架、圓形加載板和試樣夾持裝置，所述圓形加載板包括兩個凹形扇形盤和兩個凸形扇形盤，凸形扇形盤和凹形扇形盤交替設置，凸形扇形盤和凹形扇形盤兩側均設置有相互配合的可拆卸連接裝置；

所述圓形加載板沿圓周方向設置有矩形截面的環形凸臺，環形凸臺內側壁均勻設置有定位凹槽，所述連接架分為上連接架和下連接架，連接架一端與試驗主機相連，另一端與圓形加載板的定位凹槽相連；

所述試樣夾持裝置設置有兩個，分別設置在兩個凸形扇形盤上；

所述加熱系統包括電磁高溫感應加熱器、溫度控制器和可伸縮式耐高溫護罩，電磁高溫感應加熱器和溫度控制器之間通過導線連接，所述可伸縮式耐高溫護罩的兩端分別與兩個凸形扇形盤的同側相連接，電磁高溫感應加熱器設置于可伸縮式耐高溫護罩上且位置與試樣安裝位置相對應。