本发明专利技术一种电涡流加热高温力学测试装置属于力学试验技术领域，涉及一种采用电涡流技术单独对试样进行快速加热获得高温试验环境的力学试验装置。该装置采用电涡流快速加热满足高温力学试验中对试样的大速率升温、宽温区加热的要求。采用气密箱结构，用真空泵抽真空满足真空环境要求。上、下夹头都采用整体结构，对中性好，测量误差小。装置由夹持单元、加载单元、加热与冷却单元、气密箱、基准框架组成。本装置具有试样升温快、适用温区大、加热效率高，结构紧凑，操作简单的特点。装置对中性好，减少了测量误差，测试精度高。可准确模拟航空航天高温热冲击环境，完成高温材料的力学实验。
【技术实现步骤摘要】
一种电涡流加热高温力学测试装置
本专利技术属于力学试验
，涉及一种采用电涡流技术单独对试样进行快速加热获得高温试验环境的力学测试装置。
技术介绍
耐高温结构材料在航空航天领域具有重要作用，在高温环境下具有力学稳定性的结构材料，对航空航天飞行器性能提升至关重要。高温环境下材料试样的力学性能测试和表征是开发耐高温航空航天结构材料的关键环节。结构材料的高温力学性能表征，有赖于高性能高温力学试验装备的研究和开发。目前，高温结构材料的力学试验通常采用电阻丝加热的高温炉营造高温环境，试样在高温炉中通过热传导方式被间接加热到指定的温度，并在特定的温度下进行力学试验。专利CN106813988A“高聚物纤维束高温力学性能检测装置”专利技术人高忠民等公开了一种用于高聚物纤维束高温力学性能测试的装置，由保温盒、均温板、拉伸杆、转接夹具等组成。该装置通过电热丝加热体实现对保温盒内环境的稳定加热，力学性能测试的适用温度≤300℃。专利CN207456931U“一种用于石墨材料1100℃高温力学性能的测试装置”专利技术人杨辉等公开了一种用于石墨构件高温力学性能测试的装置，由万能试验机、高温炉、高温夹具、测温系统、循环水冷系统、真空泵、惰性气体瓶等组装而成。该装置采用陶瓷发热体对高温炉内环境进行加热，可在室温～1100℃环境中对石墨试样的抗压强度、抗折强度、拉伸强度、断裂韧性等力学性能参量进行测试。文献ChengX,QuZ,HeR,etal.“Anultra-hightemperaturetestinginstrumentunderoxidationenvironmentupto1800℃”[J].ReviewofScientificInstruments,2016,87(4):045108.报道了一种采用电阻炉加热的高温拉伸测试装置，通过高温引伸计来测量试样应变，可在最高1800℃的环境下完成试样拉伸性能测试。上述高温力学测试装置均采用高温炉加热和对试样间接传热的方式获得高温实验条件，这种技术途径存在如下缺陷：1)加热速度慢：通过传导、对流、辐射等间接传热，试样最高升温速率受限(通常≤30℃/分钟)，只能提供缓变的升温过程，难以模拟高温结构在航空航天器服役环境下的热-力学冲击条件；2)试样温度上限低：采用间接传热方式，要求加热炉膛温度≥试样温度，试样的上限试验温度受到炉体材料和结构限制，测试装置的适用温区窄。3)加热效率低：加热过程需要长时间传热和保温，热耗散大，能量效率低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术缺陷，专利技术一种电涡流加热的高温力学测试装置，测试装置采用电涡流快速加热满足高温力学试验中对试样的大速率升温、宽温区加热的要求，采用真空泵抽真空满足真空环境要求。上、下夹头都采用整体结构，对中性好，减少测量误差。装置具有试样升温快、适用温区大，加热效率高，结构紧凑，操作简单的特点。可准确模拟航空航天高温热冲击环境，完成高温材料的力学实验，测试精度高。本专利技术采用的技术方案是一种电涡流加热高温力学测试装置，采用位移传感器、力传感器、温度传感器进行测量，其特征在于，该装置采用电涡流快速加热满足高温力学试验中对试样的大速率升温、宽温区加热的要求，采用气密箱结构，用真空泵抽真空满足真空环境要求；上、下夹头都采用整体结构，并加工有冷水通道；装置由夹持单元、加载单元、加热与冷却单元、气密箱、基准框架组成；所述夹持单元中，上夹头29为整体结构，其下端形状是上楔形块29b，其上加工有上冷水通道29a，，上夹头29上端形状是T型块29c，上夹头29通过安装在销钉孔29d中的销钉27与上连杆25下端连接；下夹头5为整体结构，其上端形状为下楔形块5b，楔形块5b上开有下冷水通道5a，下夹头5下端是工型块5c，工型块5c安装在下连接块33的T型槽33a内，两者为间隙配合，间隙量为0.02～0.04mm；矩形下连接块33其内部开有T型槽33a，侧面有安装波珠螺丝44的孔33c、紧定螺钉43安装在紧定螺钉孔33d内，上部开有4个螺钉孔33b、两个销钉孔33e；波珠螺丝44安装在波珠螺丝孔33c内；挡板45通过螺钉固定在下连接块33侧面；所述加载单元中，上连杆25下端加工有滑动面25a，下端套入波纹管23后放入箱体7内部，上连杆25上端是圆台状，通过螺钉与波纹管23上端相连，波纹管23下端通过螺钉固定在上基准面14上表面；在上连杆与直线电机之间安装有力传感器21，力传感器21上端与直线电机19连接，下端与上连杆25连接；直线电机19通过螺钉固定在上板18的电机安装孔内，上板18整体是矩形，在中间开有电机安装孔，上板18由左侧板20与右侧板17支撑，两者是等高的矩形块；左筋板22与右筋板16是直角三角形状，左筋板22第一直角面通过螺钉与左侧板20连接，第二直角面通过螺钉与上基准板14上表面连接，右筋板16第一直角面通过螺钉连接右侧板17，第二直角面通过螺钉与上基准板14上表面连接；加热与冷却单元中，试件9安装在电涡流线圈31中，电涡流线圈端31a内缘与试件9距离为1-20mm，电涡流直线端31b与感应电源36相连；电涡流线圈31中空，内部通冷却水进行冷却；冷水总管4分别与上夹头29的冷水通道29a、下夹头5的冷水通道5a相连；在基准框架中，上基准板14与下基准板1通过4根立柱3连接，立柱3有两个台阶轴，第一台阶轴的上端面与上基准板14下表面接触，第二台阶轴的下端面与下基准板1上表面接触，4根立柱3的第一台阶轴上端面与第二台阶轴下端面的尺寸等高；立柱3下端通过固定环2固定在下基准板1轴孔内，上端通过固定板15固定在上基准板14轴孔内；下基准板1是矩形，上面开有波纹管螺钉孔14d、立柱孔14b、固定板螺钉孔14c；下连接块33由销钉42定位到下基准板1上，再由螺钉固定；上基准板14是矩形状，中心开有导向孔14e，上连杆25安装在导向孔14e中，上连杆25滑动面25a与导向孔14e为间隙配合，间隙量为0.02～0.05mm；气密箱中，箱体7上表面与上基准板14下表面连接，并压紧下密封槽14a内的下密封圈e，下表面与下基准板1上表面连接，并压紧上密封槽1a内的上密封圈g；箱门34通过活页11与箱体7连接，箱门34开有门密封槽34a，门密封槽d内安装门密封圈c，通过手轮10开关箱门34；箱体7内侧衬有保温材料8；绝缘板6是矩形板，通过螺钉与箱体7外部一侧连接并压紧密封槽7a内的密封圈i；箱体7侧面安装A球阀39、B球阀40、球阀41，A球阀39通过气管32与真空泵38相连，B球阀40与惰性气体瓶相连，球阀41与大气相连；航空插头26通过螺钉安装在箱体7侧面；真空观察窗35通过螺钉安装在箱门34上；真空表24固定在箱体7外表面，其上的真空测头探入箱体7内部；温度传感器30测试端伸进电涡流线圈31内部，与试样9距离1～10mm，固定端通过法兰盘与箱体7相连；位移传感器13由夹具12固定，夹具12安装在箱体7内部侧面，位移转换板28安装在上夹头29上，其上表面与位传感器13测头轴线垂直。一种电涡流加热高温力学测试装置，其特征在于，装置中的位移传感器采用线性可变差动变压器、电感测微仪、激光位移传感器或引伸计；力传感器采用S型力传感器、悬臂梁称重传感器或轮本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电涡流加热高温力学测试装置，采用位移传感器、力传感器、温度传感器进行测量，其特征在于，该装置采用电涡流快速加热满足高温力学试验中对试样的大速率升温、宽温区加热的要求，采用气密箱结构，用真空泵抽真空满足真空环境要求；上、下夹头都采用整体结构，并加工有冷水通道；装置由夹持单元、加载单元、加热与冷却单元、气密箱、基准框架组成；所述夹持单元中，上夹头(29)为整体结构，其下端形状是上楔形块(29b)，其上加工有上冷水通道(29a)，上夹头(29)上端形状是T型块(29c)，上夹头(29)通过安装在销钉孔(29d)中的销钉(27)与上连杆(25)下端连接；下夹头(5)为整体结构，其上端形状为下楔形块(5b)，楔形块(5b)上开有下冷水通道(5a)，下夹头(5)下端是工型块(5c)，工型块(5c)安装在下连接块(33)的T型槽(33a)内，两者为间隙配合，间隙量为0.02～0.04mm；矩形下连接块(33)其内部开有T型槽(33a)，侧面有安装波珠螺丝(44)的孔(33c)、紧定螺钉(43)安装在紧定螺钉孔(33d)内，上部开有4个螺钉孔(33b)、两个销钉孔(33e)；波珠螺丝(44)安装在波珠螺丝孔(33c)内，挡板(45)通过螺钉固定在下连接块(33)侧面；所述加载单元中，上连杆(25)下端加工有滑动面(25a)，下端套入波纹管(23)后放入箱体(7)内部，上连杆(25)上端是圆台状，通过螺钉与波纹管(23)上端相连，波纹管(23)下端通过螺钉固定在上基准面(14)上表面；在上连杆与直线电机之间安装有力传感器(21)，力传感器(21)上端与直线电机(19)连接，下端与上连杆(25)连接；直线电机(19)通过螺钉固定在上板(18)的电机安装孔内，上板(18)整体是矩形，在中间开有电机安装孔，上板(18)由左侧板(20)与右侧板(17)支撑，两者是等高的矩形块；左筋板(22)与右筋板(16)是直角三角形状，左筋板(22)第一直角面通过螺钉与左侧板(20)连接，第二直角面通过螺钉与上基准板(14)上表面连接，右筋板(16)第一直角面通过螺钉连接右侧板(17)，第二直角面通过螺钉与上基准板(14)上表面连接；加热与冷却单元中，试件(9)安装在电涡流线圈(31)中，电涡流线圈端(31a)内缘与试件(9)距离为1‑20mm，电涡流直线端(31b)与感应电源(36)相连；电涡流线圈(31)中空，内部通冷却水进行冷却；冷水总管(4)分别与上夹头(29)的冷水通道(29a)、下夹头(5)的冷水通道(5a)相连；在基准框架中，上基准板(14)与下基准板(1)通过4根立柱(3)连接，立柱(3)有两个台阶轴，第一台阶轴的上端面与上基准板(14)下表面接触，第二台阶轴的下端面与下基准板(1)上表面接触，4根立柱(3)的第一台阶轴上端面与第二台阶轴下端面的尺寸等高；立柱(3)下端通过固定环(2)固定在下基准板(1)轴孔内，上端通过固定板(15)固定在上基准板(14)轴孔内；下基准板(1)是矩形，上面开有波纹管螺钉孔(14d)、立柱孔(14b)、固定板螺钉孔(14c)；下连接块(33)由销钉(42)定位到下基准板(1)上，再由螺钉固定；上基准板(14)是矩形状，中心开有导向孔(14e)，上连杆(25)安装在导向孔(14e)中，上连杆(25)滑动面(25a)与导向孔(14e)为间隙配合，间隙量为0.02～0.05mm；在气密箱中，箱体(7)上表面与上基准板(14)下表面连接，并压紧下密封槽(14a)内的下密封圈(e)，下表面与下基准板(1)上表面连接，并压紧上密封槽(1a)内的上密封圈(g)；箱门(34)通过活页(11)与箱体(7)连接，箱门(34)开有门密封槽(34a)，门密封槽(d)内安装门密封圈(c)，通过手轮(10)开关箱门(34)；箱体(7)内侧衬有保温材料(8)；绝缘板(6)是矩形板，通过螺钉与箱体(7)外部一侧连接并压紧密封槽(7a)内的密封圈(i)；箱体(7)侧面安装A球阀(39)、B球阀(40)、球阀(41)，A球阀(39)通过气管(32)与真空泵(38)相连，B球阀(40)与惰性气体瓶相连，球阀(41)与大气相连；航空插头(26)通过螺钉安装在箱体(7)侧面；真空观察窗(35)通过螺钉安装在箱门(34)上；真空表(24)固定在箱体(7)外表面，其上的真空测头探入箱体(7)内部；温度传感器(30)测试端伸进电涡流线圈(31)内部，与试件(9)距离1～10mm，固定端通过法兰盘与箱体(7)相连；位移传感器(13)由夹具(12)固定，夹具(12)安装在箱体(7)内部侧面，位移转换板(28)安装在上夹头(29)上，其上表面与位传感器(13)测头轴线垂直。...
【技术特征摘要】
1.一种电涡流加热高温力学测试装置，采用位移传感器、力传感器、温度传感器进行测量，其特征在于，该装置采用电涡流快速加热满足高温力学试验中对试样的大速率升温、宽温区加热的要求，采用气密箱结构，用真空泵抽真空满足真空环境要求；上、下夹头都采用整体结构，并加工有冷水通道；装置由夹持单元、加载单元、加热与冷却单元、气密箱、基准框架组成；所述夹持单元中，上夹头(29)为整体结构，其下端形状是上楔形块(29b)，其上加工有上冷水通道(29a)，上夹头(29)上端形状是T型块(29c)，上夹头(29)通过安装在销钉孔(29d)中的销钉(27)与上连杆(25)下端连接；下夹头(5)为整体结构，其上端形状为下楔形块(5b)，楔形块(5b)上开有下冷水通道(5a)，下夹头(5)下端是工型块(5c)，工型块(5c)安装在下连接块(33)的T型槽(33a)内，两者为间隙配合，间隙量为0.02～0.04mm；矩形下连接块(33)其内部开有T型槽(33a)，侧面有安装波珠螺丝(44)的孔(33c)、紧定螺钉(43)安装在紧定螺钉孔(33d)内，上部开有4个螺钉孔(33b)、两个销钉孔(33e)；波珠螺丝(44)安装在波珠螺丝孔(33c)内，挡板(45)通过螺钉固定在下连接块(33)侧面；所述加载单元中，上连杆(25)下端加工有滑动面(25a)，下端套入波纹管(23)后放入箱体(7)内部，上连杆(25)上端是圆台状，通过螺钉与波纹管(23)上端相连，波纹管(23)下端通过螺钉固定在上基准面(14)上表面；在上连杆与直线电机之间安装有力传感器(21)，力传感器(21)上端与直线电机(19)连接，下端与上连杆(25)连接；直线电机(19)通过螺钉固定在上板(18)的电机安装孔内，上板(18)整体是矩形，在中间开有电机安装孔，上板(18)由左侧板(20)与右侧板(17)支撑，两者是等高的矩形块；左筋板(22)与右筋板(16)是直角三角形状，左筋板(22)第一直角面通过螺钉与左侧板(20)连接，第二直角面通过螺钉与上基准板(14)上表面连接，右筋板(16)第一直角面通过螺钉连接右侧板(17)，第二直角面通过螺钉与上基准板(14)上表面连接；加热与冷却单元中，试件(9)安装在电涡流线圈(31)中，电涡流线圈端(31a)内缘与试件(9)距离为1-20mm，电涡流直线端(31b)与感应电源(36)相连；电涡流线圈(31)中空，内部通冷却水进行冷却；冷水总管(4)分别与上夹头(29)的冷水通道(29a)、下夹头(5)的冷水通道(5a)相连；在基准框架中，上基准板(14)与...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁军生，马艳艳，杨旭，王大志，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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