一种测试材料在高温环境下的力学性能测试系统及方法技术方案

本说明书涉及力学性能测试技术领域，特别涉及一种测试材料在高温环境下的力学性能测试系统及方法，在对试件进行力学性能测试时，第一加载组件和第二加载组件对试件施加预载荷，并通过调节第二加载组件，使第一加载组件和第二加载组件的预载荷不变，这样就可以避免由于自身热膨胀，已放置在位于下方的加载组件上的材料会在加载前产生预载荷，特别是对于高温线膨胀系数比较大的材料，甚至可能会出现在加载前就产生破坏与碎裂；而且通过设置固定组件对试件进行固定，这样在调节第二加载组件时，也不会导致试件倾倒。因此，上述技术方案可以解决试件可能在加载前就因升温而导致破坏与碎裂的问题。与碎裂的问题。与碎裂的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种测试材料在高温环境下的力学性能测试系统及方法


[0001]本说明书实施例涉及力学性能测试
，特别涉及一种测试材料在高温环境下的力学性能测试系统及方法。

技术介绍

[0002]材料在高温下的力学性能往往表现出于常温时迥异的特性，在航空航天、能源和化工等领域许多设备的材料与结构需要在高温下长时间稳定工作，因此对材料的高温力学性能提出了严苛的要求。因此，采用力学试验机模拟材料的高温工作环境成为了材料高温性能表征的重要手段，同时也为高温结构设计提供了指导。特别是在航空航天领域，材料往往要经受高温甚至于超高温与极端载荷的考验，因此设计一种能够测试材料在极端环境下高温力学性能的试验装置是十分必要的。
[0003]在实际实践过程中，材料在高温炉内升温时，由于自身热膨胀，已放置在位于下方的加载组件上的材料会在加载前产生预载荷，特别是对于高温线膨胀系数比较大的材料，甚至可能会出现在加载前就产生破坏与碎裂。
[0004]因此，目前亟待需要一种测试材料在高温环境下的力学性能测试系统及方法来解决上述技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决试件可能在加载前就因升温而导致破坏与碎裂的问题，本说明书实施例提供了一种测试材料在高温环境下的力学性能测试系统及方法。
[0006]第一方面，本说明书实施例提供了一种测试材料在高温环境下的力学性能测试系统，包括计算机、力学性能测试装置和水冷装置；
[0007]所述力学性能测试装置包括电子万能试验机、高温炉、供电组件、变形测试组件和温度监测组件，所述电子万能试验机包括位于上方的第一加载组件和位于下方的第二加载组件，所述第二加载组件包括加载轴、与所述加载轴连接的压缩杆、与所述压缩杆连接的压头和位于所述压头上方的固定组件，所述压头上放置有采用测试材料制成的试件，所述固定组件用于固定所述试件，所述供电组件与所述高温炉连接，所述供电组件用于向所述高温炉供电，所述变形测试组件用于测试所述试件的变形量，所述温度监测组件用于测试所述试件的表面温度，所述计算机分别与所述电子万能试验机、所述供电组件、所述变形测试组件和所述温度监测组件连接；
[0008]在对所述试件进行力学性能测试时，所述高温炉被所述供电组件加热至目标温度，所述固定组件固定好所述试件，所述第二加载组件带动所述试件上升至所述高温炉内，所述第一加载组件和所述第二加载组件对所述试件施加预载荷，并通过调节所述第二加载组件，使所述第一加载组件和所述第二加载组件的预载荷不变；
[0009]所述水冷装置用于对所述第一加载组件和所述第二加载组件进行降温。
[0010]第二方面，本说明书实施例还提供了一种测试材料在高温环境下的力学性能测试
方法，应用于上述任一项所述的测试材料在高温环境下的力学性能测试系统，所述方法包括：
[0011]检查所述力学性能测试系统是否可以正常工作；
[0012]将所述试件固定到所述固定组件上，保证所述试件的轴线、所述第一加载组件和所述第二加载组件的轴线重合；
[0013]利用所述第二加载组件将所述试件移动至位于所述高温炉内的待加载位置，并使所述第一加载组件和所述第二加载组件按照预先设置好的预载荷对所述试件进行预紧；
[0014]调整所述温度监测组件的比色高温计的位置，以使所述比色高温计能够测量所述试件中段的表面温度；
[0015]将所述高温炉升高至所述目标温度；
[0016]在所述试件的表面温度升温的过程中，调节所述第二加载组件，使所述第一加载组件和所述第二加载组件的预载荷不变。
[0017]本说明书实施例提供了一种测试材料在高温环境下的力学性能测试系统及方法，在对试件进行力学性能测试时，第一加载组件和第二加载组件对试件施加预载荷，并通过调节第二加载组件，使第一加载组件和第二加载组件的预载荷不变，这样就可以避免由于自身热膨胀，已放置在位于下方的加载组件上的材料会在加载前产生预载荷，特别是对于高温线膨胀系数比较大的材料，甚至可能会出现在加载前就产生破坏与碎裂；而且通过设置固定组件对试件进行固定，这样在调节第二加载组件时，也不会导致试件倾倒。因此，上述技术方案可以解决试件可能在加载前就因升温而导致破坏与碎裂的问题。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本说明书一实施例提供的力学性能测试装置在对试件加热时的结构示意图；
[0020]图2是本说明书一实施例提供的固定组件的俯视图；
[0021]图3是本说明书一实施例提供的碳/碳复合材料试件升温历程曲线；
[0022]图4是本说明书一实施例提供的碳/碳复合材料试件在真空环境下1800℃时的应力应变曲线；
[0023]图5是本说明书一实施例提供的力学性能测试系统的结构示意图；
[0024]图6是本说明书一实施例提供的力学性能测试装置在试件未加热时的结构示意图；
[0025]图7是本说明书一实施例提供的力学性能测试装置在试件加热时的结构示意图；
[0026]图8是本说明书一实施例提供的真空环境下碳/酚醛在温度为1000℃时热解程度为100％的应力位移曲线。
[0027]附图标记：
[0028]10
‑
试件；
[0029]1‑
计算机；
[0030]2‑
环境控制装置；
[0031]3‑
力学性能测试装置；
[0032]31
‑
电子万能试验机；
[0033]311
‑
第一加载组件；
[0034]312
‑
第二加载组件；
[0035]312a
‑
加载轴；
[0036]312b
‑
压缩杆；
[0037]312c
‑
压头；
[0038]312d
‑
固定组件；
[0039]312d1
‑
垫板；
[0040]312d2
‑
侧板；
[0041]312d3
‑
顶板；
[0042]312d4
‑
螺纹构件；
[0043]312e
‑
水冷套；
[0044]312f
‑
水冷管路；
[0045]312g
‑
防辐射挡板；
[0046]312h
‑
绝缘片；
[0047]32
‑
第一壳体；
[0048]321
‑
可视窗口；
[0049]33
‑
第二壳体；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测试材料在高温环境下的力学性能测试系统，包括计算机(1)、力学性能测试装置(3)和水冷装置(4)；所述力学性能测试装置(3)包括电子万能试验机(31)、高温炉(34)、供电组件(35)、变形测试组件(36)和温度监测组件(37)，所述电子万能试验机(31)包括位于上方的第一加载组件(311)和位于下方的第二加载组件(312)，所述第二加载组件(312)包括加载轴(312a)、与所述加载轴(312a)连接的压缩杆(312b)、与所述压缩杆(312b)连接的压头(312c)和位于所述压头(312c)上方的固定组件(312d)，所述压头(312c)上放置有采用测试材料制成的试件(10)，所述固定组件(312d)用于固定所述试件(10)，所述供电组件(35)与所述高温炉(34)连接，所述供电组件(35)用于向所述高温炉(34)供电，所述变形测试组件(36)用于测试所述试件(10)的变形量，所述温度监测组件(37)用于测试所述试件(10)的表面温度，所述计算机(1)分别与所述电子万能试验机(31)、所述供电组件(35)、所述变形测试组件(36)和所述温度监测组件(37)连接；在对所述试件(10)进行力学性能测试时，所述高温炉(34)被所述供电组件(35)加热至目标温度，所述固定组件(312d)固定好所述试件(10)，所述第二加载组件(312)带动所述试件(10)上升至所述高温炉(34)内，所述第一加载组件(311)和所述第二加载组件(312)对所述试件(10)施加预载荷，并通过调节所述第二加载组件(312)，使所述第一加载组件(311)和所述第二加载组件(312)的预载荷不变；所述水冷装置(4)用于对所述第一加载组件(311)和所述第二加载组件(312)进行降温。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固定组件(312d)包括一个垫板(312d1)、两个侧板(312d2)和一个顶板(312d3)，所述垫板(312d1)和所述侧板(312d2)固定于所述压头(312c)上，两个所述侧板(312d2)相互平行，所述垫板(312d1)与所述顶板(312d3)相互平行，所述侧板(312d2)与所述垫板(312d1)垂直且连接，所述顶板(312d3)可沿两个所述侧板(312d2)之间朝向或远离所述垫板(312d1)移动，以利用所述垫板(312d1)和所述顶板(312d3)将所述试件(10)固定。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述固定组件(312d)还包括螺纹构件(312d4)，所述螺纹构件(312d4)与所述顶板(312d3)连接，通过旋拧所述螺纹构件(312d4)带动所述顶板(312d3)朝向或远离所述垫板(312d1)移动。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一加载组件(311)和所述第二加载组件(312)均包括位于所述高温炉(34)外的水冷套(312e)、水冷管路(312f)、防辐射挡板(312g)、绝缘片(312h)，所述水冷套(312e)套设于所述加载轴(312a)的外部，所述水冷套(312e)和所述水冷管路...

【专利技术属性】
技术研发人员：许承海，林晓初，孟松鹤，解维华，易法军，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：