[發明專利]一種用于測試材料高溫蠕變性能的試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202210758321.2
• 申請日: 2022-06-29
• 公開（公告）號: CN115112471A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 石燕棟;孫顯俊;李文凱;曾丹;蘇旭明
• 申請（專利權）人: 浙大城市學院
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/04;G01N3/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種用于測試材料高溫蠕變性能的試驗裝置及方法，所述裝置包括：溫度箱、試驗裝置外框架、溫度控制系統、加載裝置、蠕變試件、試件夾持系統、全場應變測量系統和三軸移動平臺；溫度箱固定于試驗裝置外框架的基礎底座上；溫度控制裝置設置于所述溫度箱上；試件夾持系統放置于所述溫度箱內部；蠕變試件固定于所述試件夾持系統；加載裝置與所述蠕變試件連接；三軸移動平臺固定于所述試驗裝置外框架；全場應變測量系統固定于所述三軸移動平臺。本發明還公開了一種非接觸式全場蠕變測試方法，利用所述全場應變測量系統測量材料局部應變，可在長時間蠕變試驗中自動測量材料蠕變性能，提高蠕變試驗精度和效率。

技術領域

本發明涉及材料力學性能測試技術領域，尤其涉及一種用于材料高溫蠕變性能測試及分析的試驗裝置和測試方法。

背景技術

蠕變試驗是測定金屬或非金屬材料在長時間的溫度和載荷作用下發生的緩慢塑性變形現象的一種材料力學性能試驗。

現有蠕變測試系統一般采用標尺測量試件標距范圍內的位置隨試驗時間的變化關系從而計算材料的蠕變性能，測量結果本身就可能存在誤差，計算得到的應變值只能反映標距段內的平均應變水平，無法得到材料在不同位置處的真實應變，進一步限制了結果的準確性；此外，蠕變試驗要求長時間、不間斷地運行，為保證試驗結果的準確性，整個試驗過程中的位移和時間數據的測量與記錄對試驗人員的要求也很高，重復試驗結果的一致性也得不到保障；而且，蠕變性能測試的特點決定了單次測試的時間較長，但是由于傳統應變采集系統的限制，多種試樣同時測試就需要多種應變測試系統，限制了多個試樣同時測試的應用，從而極大降低了測試效率。

發明內容

本發明提供一種用于測試材料高溫蠕變性能的試驗裝置及方法，以克服蠕變試驗中應變測量對試驗人員的要求、測量材料任意位置的應變隨時間的真實變化關系以及保證重復試驗下測量條件的一致性和測量數據的準確性等難點，并大大提高測試效率。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是：

本發明實施例的第一方面提供了一種用于測試材料高溫蠕變性能的試驗裝置，包括：溫度箱、試驗裝置外框架、溫度控制系統、加載裝置、蠕變試件、試件夾持系統、全場應變測量系統和三軸移動平臺；

所述溫度箱固定于試驗裝置外框架的基礎底座上，用于保持溫度箱內部溫度恒定；

所述溫度控制系統設置于所述溫度箱上，用于所述溫度箱內部溫度的控制與調節；

所述試件夾持系統放置于所述溫度箱內部，用于實現所述蠕變試件的夾持與固定；

所述蠕變試件上端螺栓孔利用螺栓與所述試件夾持系統固定，下端螺栓孔與所述加載裝置連接，用于實現蠕變載荷的施加；

所述全場應變測量系統的數碼相機固定于所述三軸移動平臺，用于精確測量所述蠕變試件在標距段的全場應變及其隨時間的變化；

所述三軸移動平臺固定于所述試驗裝置外框架上，用于實現所述全場應變測量系統在三個方向上的自由移動以及所述全場應變測量系統與所述蠕變試件的精準對焦；

進一步的，所述試件夾持系統還包含了支架和夾具系統；所述夾具系統包含兩個用于夾持試樣的“L”形夾件以及用于調節所述夾件對所述蠕變試件的夾緊程度的緊固件；所述“L”形夾件相對設置，所述蠕變試件放置于所述形夾件中間，所述緊固件的螺栓穿過所述“L”形夾件及所述蠕變試件的螺栓孔，以及所述緊固件的螺母，通過旋緊所述螺栓、螺母實現試樣夾持。

進一步的，所述溫度箱還包含玻璃視窗用于進行無接觸應變測量；

進一步的，所述夾具系統包含六個試件裝載位置，根據試驗需求同時實現多次重復試驗或者多種載荷實驗，并在同等試驗條件下對所有試樣同時進行試驗數據的采集與分析；

進一步的，制備所述蠕變試件時在標距段噴涂散斑，噴涂時要求散斑均勻的分布在所述蠕變試件表面。