一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统。包括吊装密封舱、承力架、高温炉、力学测试装置、缓冲装置；吊装密封舱内部固定安装有承力架和高温炉，承力架罩在高温炉上，缓冲装置安装于高温炉内的底部，力学测试装置上下两端连接在承力架顶部和高温炉底部内，试样连接安装在力学测试装置末端。本实用新型专利技术解决高速旋转状态下体积力‑面力‑温度耦合作用下材料动态性能测试的难题，装置结构简单，操作方便且安全可靠。

A fixed multi field coupling material performance testing system in high gravity environment

【技术实现步骤摘要】
一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统
本技术涉及材料性能测试
，尤其涉及一种超重力环境下固定式体积力-面力-温度耦合作用下材料性能测试系统。
技术介绍
随着现代航空发动机推重比增加和涡轮级数减少，涡轮前燃气进口温度从上世纪70年代的1400-1500K发展到本世纪初的1600-1750K，推重比12-15发动机涡轮前燃气进口温度将高达2000-2200K，这对发动机核心热端部件提出了更高的性能要求。高压涡轮工作叶片作为热端部件关键组成部分之一，服役时长期工作在高温、高压、高转速、交变负载等耦合加载条件下。服役时涡轮工作叶片绕发动机轴线高速旋转，其作用是利用燃气膨胀做功，将燃气的位能和热能转换为转子的机械功，所以服役过程中涡轮工作叶片主要承受离心载荷、热载荷、气动载荷和振动载荷的耦合作用。离心载荷产生的离心应力，属于体积力，使积叠线与径向线不完全重合的弯扭结构叶片，同时产生径向拉应力、扭转应力和弯曲应力。热载荷产生的热应力与几何约束密切相关，几何约束越多，热应力越大，尤其气膜孔处的应力集中，将显著减低叶片的疲劳寿命。气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统，其特征在于：包括吊装密封舱(1)、承力架(2)、高温炉(3)、力学测试装置(4)、缓冲装置(5)；吊装密封舱(1)内部固定安装有承力架(2)和高温炉(3)，承力架(2)罩在高温炉(3)上，缓冲装置(5)安装于高温炉(3)内的底部，力学测试装置(4)上下两端连接在承力架(2)顶部和高温炉(3)底部内，试样(6)连接安装在力学测试装置(4)末端；/n所述的高温炉(3)固定于超重力试验舱中，所述的高温炉(3)包括从上到下依次布置连接的上炉体、中炉体、下炉体以及隔热保温层(316)、高强度炉管(317)、发热体(318)和炉体承载体(319)；上...

【技术特征摘要】
1.一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统，其特征在于：包括吊装密封舱(1)、承力架(2)、高温炉(3)、力学测试装置(4)、缓冲装置(5)；吊装密封舱(1)内部固定安装有承力架(2)和高温炉(3)，承力架(2)罩在高温炉(3)上，缓冲装置(5)安装于高温炉(3)内的底部，力学测试装置(4)上下两端连接在承力架(2)顶部和高温炉(3)底部内，试样(6)连接安装在力学测试装置(4)末端；
所述的高温炉(3)固定于超重力试验舱中，所述的高温炉(3)包括从上到下依次布置连接的上炉体、中炉体、下炉体以及隔热保温层(316)、高强度炉管(317)、发热体(318)和炉体承载体(319)；上炉体主要由上隔热盖(31)、上腔体外壳(32)、上腔体中壳(33)、上腔体隔热层(34)、上腔体下固定盖(35)组成，上腔体外壳(32)、上腔体中壳(33)、上腔体隔热层(34)分别从外到内安装形成上炉三层结构，上隔热盖(31)和上腔体下固定盖(35)分别安装于上炉三层结构的上端和下端使得上炉三层结构固定连接，上腔体外壳(32)和上腔体中壳(33)之间以及上腔体中壳(33)和上腔体隔热层(34)之间均有间隙作为空气隔热层；中炉体主要由中隔热盖(36)、中腔体外壳(37)、中腔体中壳(38)、中腔体隔热层(39)、中腔体下固定盖(310)组成，中腔体外壳(37)、中腔体中壳(38)、中腔体隔热层(39)分别从外到内安装形成中炉三层结构，中隔热盖(36)和中腔体下固定盖(310)分别安装于中炉三层结构的上端和下端使得中炉三层结构固定连接，中腔体外壳(37)和中腔体中壳(38)之间以及中腔体中壳(38)和中腔体隔热层(39)之间均有间隙作为空气隔热层；上炉体的上腔体下固定盖(35)和中炉体的中隔热盖(36)之间固定连接；下炉体主要由下隔热盖(311)、下腔体外壳(312)、下腔体中壳(313)、下腔体隔热层(314)、下腔体下固定盖(315)组成，下腔体外壳(312)、下腔体中壳(313)、下腔体隔热层(314)分别从外到内安装形成下炉三层结构，下隔热盖(311)和下腔体下固定盖(315)分别安装于下炉三层结构的上端和下端使得下炉三层结构固定连接，下腔体外壳(312)和下腔体中壳(313)之间以及下腔体中壳(313)和下腔体隔热层(314)之间均有间隙作为空气隔热层；中炉体的中腔体下固定盖(310)和下炉体的下隔热盖(311)之间固定连接；炉体承载体(319)置于下炉体的下腔体隔热层(314)底部，高强度炉管(317)置于炉体承载体(319)上，高强度炉管(317)外分别和上炉体的上腔体隔热层(34)、中炉体的中腔体隔热层(39)、下炉体的下腔体隔热层(314)之间填充有隔热保温层(316)；高强度炉管(317)内部加工有螺旋状凹槽(318-1)，螺旋状凹槽(318-1)装有螺旋状的发热体(318)，螺旋状凹槽(318-1)在朝向高强度炉管(317)内壁的一侧开设有散热通道(318-2)，通过散热通道(318-2)将发热体(318)产生的热量均匀辐射到高强度炉管(317)中央；
所述的力学测试装置(4)置于超重力试验舱中，所述的力学测试装置(4)包括拉杆(41)、固线结构(42)、夹头(43)、热电偶(44)、紧缩螺母(46)和面力加载块(47)；拉杆(41)的顶端与吊装密封舱(1)内的承力架(2)顶端中央固定相连，拉杆(41)主要用来承受材料性能测试过程中体积力和面力耦合作用产生的拉应力；拉杆(41)底端经夹头(43)和试样(6)上端相连，试样(6)为待测试材料力学性能的样品；试样(6)下端设有外螺纹，试样(6)下端的外螺纹旋入到面力加载块(47)的螺纹孔中并通过紧缩螺母(46)紧固连接；面力加载块(47)具体为带有可调节自身重量的块结构，通过不同重量的面力加载块(47)结合离心机不同转速的离心力对试样(6)施加不同面力；面力加载块(47)下端面放置在缓冲装置上，缓冲装置置于超重力试验舱的底部；三根热电偶(44)的探测端焊接在试样(6)的不同位置处，应变片安装在焊接在试样(6)上，三根热电偶(44)和应变片的输出端由导线引出连接到外部的信号采集器，拉杆(41)中部安装有多个固线结构(42)，导线经固线结构(42)引出并固定位置；拉杆(41)的下部和试样(6)置于高温炉(3)的高强度炉管(317)内，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦华，卢士亮，林伟岸，蒋建群，张泽，陈云敏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33