本发明专利技术涉及一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，包括计算机、实验主机、拉伸夹具和加热系统；拉伸夹具包括施加拉伸载荷的连接架、圆形加载板和试样夹持装置，圆形加载板包括两个凹形扇形盘和两个凸形扇形盘，圆形加载板沿圆周方向设置有矩形截面的环形凸台，环形凸台内侧壁均匀设置有定位凹槽，连接架上设置有定位凸缘齿，试样夹持装置设置有两个，分别设置在两个凸形扇形盘上；加热系统包括电磁高温感应加热器、温度控制器和可伸缩式耐高温护罩，本发明专利技术可实现纯平面应变条件、可实现任意角度复合断裂强度检测及高温状态下的材料力学性能检测，本发明专利技术涉及材料力学性能检测技术领域。检测技术领域。检测技术领域。
【技术实现步骤摘要】
一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测装置及方法
[0001]本专利技术涉及材料力学性能检测
，更具体而言，涉及一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测装置及方法。
技术介绍
[0002]在工程实际应用中，结构部件的受力方式通常是非常复杂的，如果以单一的断裂形式进行讨论断裂的结构，容易造成较大的结果偏差。在轧制、锻压、挤压等状态下，产品多处于复杂的加载状态，因此研究多轴应力状态下的材料断裂性能响应，对保证工程结构构件安全运行有很重要的工程意义。多轴应力状态对金属材料的延性、损伤机制以及失效模式有着重要的影响，如何对复合型加载下材料性能准确地测试及参数标定，就需要配备简易且可靠的试验工装设备，以对试件进行完整且系统的力学性能测试，以保证试验材料属性测定的准确性。
[0003]近年来，许多研究学者常采用不同的拉伸试样在主要变形区获得不同的应力状态，随后通过比较试验结果与数值模拟结果完成参数的逆向标定。该方法将试样安装到传统的Arcan夹具上测试薄板材料性能时，都会引入平面外弯曲，即在拉伸/剪切试验中添加不希望出现的撕裂型裂纹成分，极大影响测试准确性，为了克服这种面外荷载，急需创造纯平面应变条件，消除受扭作用产生撕裂型断裂的加载条件；该装置的夹具采用圆盘形设计、对称性佳，且试样和夹具之间不需要接头，从而提供均匀的应力状态，从而产生纯粹的平面应变条件，并消除了以前版本的Arcan设备遭受扭转加载的条件，可测试试样的单轴强度、扭转强度或二者的组合。因此，改进的Arcan夹具有利于测试更大范围的载荷条件。但是夹具可调节的角度有限，并且不能测高温状态下的材料力学性能。因此，急需开发一种高温多轴受载全过程力学响应与断裂极限检测的装置及方法。
技术实现思路
[0004]为了克服现有技术中存在的不足，提供一种可实现纯平面应变条件、可实现任意角度复合断裂强度检测及高温状态下的材料力学性能检测的高温多轴受载力学响应与断裂极限检测装置及方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，包括微机控制电子万能试验机和计算机，微机控制电子万能试验机与计算机相连接，其特征在于：所述微机控制电子万能试验机包括实验主机、设置在实验主机上的拉伸夹具和加热系统；所述实验主机包括垂直拉伸轴和下底座；所述拉伸夹具包括施加拉伸载荷的连接架、圆形加载板和试样夹持装置，所述圆形加载板包括两个凹形扇形盘和两个凸形扇形盘，凸形扇形盘和凹形扇形盘交替设置，凸形扇形盘和凹形扇形盘两侧均设置有相互配合的可拆卸连接装置；所述圆形加载板沿圆周方向设置有矩形截面的环形凸台，环形凸台内侧壁均匀设置有
定位凹槽，所述连接架分为上连接架和下连接架，连接架一端与试验主机相连，另一端与圆形加载板的定位凹槽相连；所述试样夹持装置设置有两个，分别设置在两个凸形扇形盘上；所述加热系统包括电磁高温感应加热器、温度控制器和可伸缩式耐高温护罩，电磁高温感应加热器和温度控制器之间通过导线连接，所述可伸缩式耐高温护罩的两端分别与两个凸形扇形盘的同侧相连接，电磁高温感应加热器设置于可伸缩式耐高温护罩上且位置与试样安装位置相对应。
[0006]进一步的，所述试样夹持装置包括双向丝杠、轴承端盖、两个压板和紧定孔，双向丝杠通过轴承与凸形扇形盘转动连接，两个压板对称设置在双向丝杠螺纹分界线的两侧，压板与双向丝杠螺纹连接，紧定孔设置在双向丝杠的一端。
[0007]进一步的，还包括DIC检测系统，所述DIC检测系统包括DIC控制系统和DIC摄像系统，DIC摄像系统与DIC控制系统相连接，DIC摄像系统设置于试验主机的前方且相机正对试样安装位置，透过耐高温玻璃窗，对试验过程中的试样进行实时监测。
[0008]进一步的，凸形扇形盘或凹形扇形盘一侧设置有T形卡块，另一侧设置有T形卡槽，相邻的凸形扇形盘和凹形扇形盘通过T形卡块和T形卡槽相互配合，所述可拆卸连接装置包括设置于T形卡块和T型卡槽相互重合部分的螺纹孔和螺栓，相邻T形卡块和T形卡槽通过螺栓连接。
[0009]进一步的，所述上连接架和下连接架分别设置在试验主机的上端和下端，连接架包括固定端和夹持端，固定端与试验主机相连，夹持端设置有与环形凸台的定位凹槽相对应的定位凸缘齿，圆形加载板与连接架之间通过定位凹槽和定位凸缘齿啮合连接。
[0010]进一步的，所述环形凸台上设置有与定位凹槽相对应的刻度表盘。
[0011]进一步的，所述电磁高温感应加热器包括由外到内依次设置的隔热层、热辐射板和电磁线圈，电磁高温感应加热器设置于试样的一侧，电磁线圈呈环形包裹于试样被夹持部分与试样缺口部分之间，电磁高温感应加热器内设置有温度控制器，实时检测试样温度。
[0012]进一步的，所述试样夹持装置的一侧设置有与可伸缩式耐高温护罩配合的耐高温玻璃罩，另一侧设置有与可伸缩式耐高温护罩配合的电磁高温感应加热器，可伸缩式耐高温护罩的上下两部分采用弹性风琴式结构连接，能够随夹具任意角度变化，密封性好。
[0013]一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测方法，使用权利要求1至权利要求8任一所述一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，所述两个凸形扇形盘和两个凹形扇形盘分别为凸形扇形盘Ⅰ、凸形扇形盘Ⅱ、凹形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ；所述方法包括：S1、拉伸强度检测：凸形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅰ之间栓接，凸形扇形盘Ⅱ和凹形扇形盘Ⅱ之间栓接，凸形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ之间、凸形扇形盘Ⅱ和凹形扇形盘Ⅰ之间不栓接；上连接架和下连接架的固定端分别与试验主机的垂直拉伸轴的端部和下底座固定连接，上连接架和下连接架的夹持端分别与凹形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ的定位凹槽连接，上、下连接架的连线过圆形加载板的圆心且与两个试样夹持装置的连线共线，启动电磁高温感应加热器对试样进行加热，通过设置于电磁高温感应加热器中的温度控制器对试样温度进行监测，启动微机控制电子万能试验机，对试样进行高温拉伸力学性能测试；
S2、压缩强度检测：将S1步骤中所述的凸形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ之间栓接，凸形扇形盘Ⅱ和凹形扇形盘Ⅰ之间栓接，凸形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅰ之间、凸形扇形盘Ⅱ和凹形扇形盘Ⅱ之间不栓接；启动微机控制电子万能试验机，对试样进行高温压缩力学性能试验；S3、剪切强度检测：将S1或S2步骤中的圆形加载板沿顺时针或逆时针方向旋转90
°
，使上、下连接架的连线过圆形加载板的圆心且与两个试样夹持装置的连线垂直，不改变凸形扇形盘Ⅰ、凸形扇形盘Ⅱ、凹形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ之间的连接关系；启动微机控制电子万能试验机，对试样进行高温剪切力学性能检测；S4、拉-剪复合断裂强度检测：将S1步骤中的圆形加载板顺时针或逆时针方向旋转任意锐角角度，且满足上连接架或下连接架的夹持端各自仅与凸形扇形盘Ⅰ、凸形扇形盘Ⅱ、凹形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ中的其中一个相连接；或将S2中的圆形加载板沿逆时针旋转任意锐角角度，且满足上连接架或下连接架的夹持端各自仅与凸形扇形盘Ⅰ、凸形扇形盘Ⅱ、凹形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ中的其中一个相连本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，包括微机控制电子万能试验机和计算机，微机控制电子万能试验机与计算机相连接，其特征在于：所述微机控制电子万能试验机包括实验主机（1）、设置在实验主机上的拉伸夹具（2）和加热系统（3）；所述实验主机（1）包括垂直拉伸轴（11）和下底座（12）；所述拉伸夹具（2）包括施加拉伸载荷的连接架（4）、圆形加载板（5）和试样夹持装置（6），所述圆形加载板（5）包括两个凹形扇形盘（51）和两个凸形扇形盘（52），凸形扇形盘（52）和凹形扇形盘（51）交替设置，凸形扇形盘（52）和凹形扇形盘（51）两侧均设置有相互配合的可拆卸连接装置（53）；所述圆形加载板（5）沿圆周方向设置有矩形截面的环形凸台（54），环形凸台（54）内侧壁均匀设置有定位凹槽（55），所述连接架（4）分为上连接架（41）和下连接架（42），连接架一端与试验主机相连，另一端与圆形加载板的定位凹槽相连；所述试样夹持装置（6）设置有两个，分别设置在两个凸形扇形盘（52）上；所述加热系统（3）包括电磁高温感应加热器（31）、温度控制器（32）和可伸缩式耐高温护罩（33），电磁高温感应加热器（31）和温度控制器（32）之间通过导线连接，所述可伸缩式耐高温护罩（33）的两端分别与两个凸形扇形盘（52）的同侧相连接，电磁高温感应加热器（31）设置于可伸缩式耐高温护罩（33）上且位置与试样安装位置相对应。2.根据权利要求1所述的一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，其特征在于：所述试样夹持装置（6）包括双向丝杠（61）、轴承端盖（62）、两个压板（63）和紧定孔（64），双向丝杠（61）通过轴承与凸形扇形盘（52）转动连接，两个压板（63）对称设置在双向丝杠（61）螺纹分界线的两侧，压板（63）与双向丝杠（61）螺纹连接，紧定孔（64）设置在双向丝杠（61）的一端。3.根据权利要求1所述的一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，其特征在于：还包括DIC检测系统（7），所述DIC检测系统（7）包括DIC控制系统（71）和DIC摄像系统（72），DIC摄像系统（72）与DIC控制系统（71）相连接，DIC摄像系统（72）设置于试验主机（1）...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾伟涛，雷军义，马立峰，刘聪，王丽娟，马自勇，赵瑞，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。