[實用新型]基于DIC技術的力學性能測試裝置及系統

有效

• 申請號: 202020893143.0
• 申請日: 2020-05-25
• 公開（公告）號: CN212568294U
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 吳姍姍;張恒成;李來風;周遠;黃榮進;黃傳軍;李山峰;任小紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/06;G01N3/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 周琦

本實用新型涉及常低溫力學性能測試領域，公開了基于DIC技術的力學性能測試裝置及系統。該裝置包括罩體、試樣腔和溫控機構，試樣腔的下部置于罩體內部，用于放置試樣，且在試樣腔的下部設置第一窗口，在罩體設置第二窗口，以形成光路，溫控機構用于調控試樣的測試溫度。該系統包括光源、圖像采集裝置、力學試驗機和本基于DIC技術的力學性能測試裝置，光源和圖像采集裝置分別與第二窗口相對設置，力學試驗機的拉伸桿伸入試樣腔內并與試樣連接。本實用新型將低溫力學測試和DIC技術結合起來，實現了非接觸光學測量，具有操作步驟簡單、高準確性、測量范圍廣的優點。

技術領域

本實用新型涉及常低溫力學性能測試領域，特別是涉及一種基于DIC技術的力學性能測試裝置及系統。

背景技術

材料在低溫下的力學性能測試是許多研究的一大技術難題，有些材料或部件在復雜的加工制造過程中或低溫下服役時會產生大量的變形，導致其結構部件的強度極限和承載能力發生變化，影響設備的安全性能。因此，研究材料在各溫度點的力學行為成為必要，對設備或結構部件的可靠性、壽命預測以及安全設計具有重要意義。

低溫下的材料力學行為測量技術按測量方式可分為傳統的接觸式測量技術和非接觸式測量技術。基于數字圖像相關技術(Digital Image Correlation，簡稱：DIC)的光學引伸計是一種非接觸的光學方法，在力學測試中用于測量試樣的位移及應變等信息。該技術的光學引伸計是通過將圖像進行數字化轉化的技術實現，使在力學性能測試中通過采用光學方法的非接觸方式進行應變、變形等信息的測量。該測試技術對于設備的分辨率要求不高，對周圍環境的震動要求比較小。只需要一個能夠進行拍攝的高速相機，用來采集測試試樣表面變形前后灰度場的數字圖像，并且對于相機拍攝數字圖像的分辨率要求也不高。在測量過程中只需要給測試試樣的表面照射普通的白光或者自然光即可，無需對光源進行過濾處理。相比于接觸式測量技術，其具有操作簡單、高準確性、測量范圍廣等優點。

目前，這種光學測量方法在室溫以及高溫力學性能測試中廣泛應用。然而在低溫力學性能測試中，使用的低溫容器不透明，不允許光源透過，同時低溫下的力學測試一般采用低溫液體浸泡試樣的方式，由于液體與光源的相互作用，影響光路以及在采用低溫液體浸泡時試樣表面會產生小氣泡，都不可避免的扭曲采集到的數字圖像，測量數據準確性較差，導致該儀器較少應用到低溫力學性能測試中。而且，現有的低溫力學性能測試裝置一般采用低溫液體浸泡試樣的方式(如在液氦和液氮浸泡下，可分別獲得4.2K和77K溫度點的測試環境)，但在低溫液體沸點之外的溫度控溫時，存在溫控不準的問題，無法獲得各準確溫度點的力學性能數據。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

本實用新型實施例的目的是提供一種基于DIC技術的力學性能測試裝置及系統，以解決現有技術中由于低溫容器不透明以及液體與光源的相互作用導致無法使用基于DIC的光學引伸計進行測量的技術問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本實用新型實施例提供一種基于DIC技術的力學性能測試裝置，包括：罩體、試樣腔和溫控機構，所述試樣腔的下部置于所述罩體內部，用于放置試樣，且在所述試樣腔的下部設置第一窗口，在所述罩體設置第二窗口，以形成光路，所述溫控機構用于調控試樣的測試溫度。

其中，所述溫控機構包括用于降低試樣的測試溫度的制冷機和用于提高試樣的測試溫度的加熱器。

其中，還包括防輻射屏，所述防輻射屏安裝于所述罩體的內部，且罩設于所述試樣腔的外側。

其中，所述制冷機包括一級冷頭，所述一級冷頭與所述防輻射屏接觸傳熱。

其中，還包括導熱熱橋，所述制冷機包括二級冷頭，所述二級冷頭通過所述導熱熱橋與所述試樣腔的外壁接觸傳熱。