一种电磁-热-力-多场耦合同步动态加载方法技术

本发明专利技术公开了一种电磁

【技术实现步骤摘要】
一种电磁
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热
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力
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多场耦合同步动态加载方法


[0001]本专利技术涉及多载荷同步加载
，具体涉及一种电磁
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热
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力
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多场耦合同步动态加载方法。

技术介绍

[0002]在极端电磁能、材料科学、高端装备研究及应用领域，涉及到极大脉冲电流(数十千安培及其以上)、电流密度108A/m2及以上、温升速率104K/s及以上、应变速率104s
‑1及以上等条件的同步出现。处于该电
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磁
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热
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力的极端条件下，材料面临严峻考验，且材料在此环境下的损伤现象及机理不明。现有的电
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磁
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热
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力的加载方法，仅能实现电
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磁
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热
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力中某些条件(其中几个条件组合、稳态或低参数)的部分同步加载，无法解决电、磁、温度以及应变多场耦合极端条件的同步加载问题，不能满足在国防、工业中极端电磁能、材料科学、高端装备的科研测试需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种电磁
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热
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力
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多场耦合同步动态加载方法，包括以下步骤：
[0004]步骤(1)、准备并安装测试载台、旋转体、脉冲功率电源和施压装置，将测试对象固定在测试载台上，脉冲功率电源通过连接导体分别与测试载台、旋转体相连接，旋转体位于测试对象上方，施压装置设置于旋转体上方，向旋转体施加压力；
[0005]步骤(2)、打开脉冲功率电源对测试对象施加极大脉冲电流，实现极端电、磁场条件的加载；同时驱动旋转体高速旋转，使其与测试对象摩擦，产生摩擦热，结合焦耳热、电弧热，实现极端温度场的加载；并同步利用施压装置对旋转体施加压力，结合旋转体的重力、电磁力及旋转体与测试对象之间的摩擦力作用实现极端力的加载；
[0006]步骤(3)、实时测量脉冲电流、脉冲电压、测试对象的表面温度、应力、电磁场信号，调控脉冲功率电源的输出电流、旋转体的转速以及施压装置的输出压力，实现电磁热力多场耦合极端条件的同步动态加载。
[0007]作为上述方案进一步的优选：
[0008]所述步骤(2)中通过对脉冲电流和旋转体转速的调控，实现极大电流密度。
[0009]作为上述方案进一步的优选：
[0010]所述电流密度取决于脉冲电流、接触面积及材料属性，通过电流、接触面积及电流密度之间关系计算电流密度。
[0011]作为上述方案进一步的优选：
[0012]所述电流密度的计算公式为：其中，I是脉冲电流、S是单一接触点面积、J是电流密度；其中，n是导电斑点个数、ζ是修正系数、H是接触硬度。
[0013]作为上述方案进一步的优选：
[0014]所述步骤(2)中脉冲电流的焦耳热和电弧热，通过脉冲功率电源输出电流、施压装置输出压力和旋转体转速调控，与摩擦热共同作用，实现极大温升速率。
[0015]本专利技术的有益效果：将难以工程实现的电磁热力耦合条件加载，转换成便于调控的电流、初始压力和转速变量，通过改变压力并实时调控电流和转速，实现电
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磁
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热
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力多场耦合的同步动态加载，具体如下：
[0016](1)、本专利技术通过对脉冲功率电源输出电流、旋转体转速以及施压装置输出压力几个物理量的综合控制，可以实现电
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磁
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热
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力多场耦合极端条件的同步动态加载，有效的模拟电场、磁场、温度场以及应力场相互耦合的极端测试环境，为在国防、工业中极端电磁能、材料科学、高端装备的科研测试需求提供必要条件；
[0017](2)、本专利技术可以实时测量脉冲电流、脉冲电压、测试对象的表面温度、应力、电磁场等信号，同步控制脉冲功率电源的输出电流、施压装置的输出压力以及旋转体的转速，动态实现电
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磁
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热
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力多场耦合极端条件的测试要求。
附图说明
[0018]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0019]图1是实施例中电磁
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热
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力
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多场耦合同步动态加载方法的系统示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。
[0021]本实施例中提供一种电磁
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热
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力
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多场耦合同步动态加载方法，包括以下步骤：
[0022]步骤(1)、参见图1，准备并安装测试载台、旋转体、脉冲功率电源和施压装置，脉冲功率电源通过连接导体分别与测试载台、旋转体相连接，施压装置设置于旋转体上方，给旋转体施加压力；
[0023]步骤(2)、将测试对象固定在测试载台上，旋转体位于测试对象上方；
[0024]步骤(3)、打开脉冲功率电源对测试对象施加极大脉冲电流，实现极端电、磁场条件的加载；同时，驱动旋转体高速旋转，使其与测试对象摩擦，产生大量摩擦热，结合大量焦耳热、电弧热，实现极端温度场的加载；且同步利用施压装置对旋转体施加压力，结合旋转体的重力、电磁力及旋转体与测试对象之间的摩擦力作用实现极端力的加载；
[0025]步骤(4)、实时测量脉冲电流、脉冲电压、测试对象的温度、应力、电磁场等信号，调控脉冲功率电源输出的脉冲电流、旋转体的转速以及施压装置的输出压力，实现电磁热力多场耦合极端条件的同步动态加载。
[0026]本实施例的电磁
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热
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力
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多场耦合同步动态加载方法，将难以工程实现的电磁热力耦合条件加载，转换成便于调控的电流、初始压力和转速变量，通过改变压力并实时调控电流和转速，实现电
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磁
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热
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力多场耦合的同步动态加载。
[0027]进一步的，本专利技术的加载方法调控脉冲功率电源输出电流和旋转体的转速，控制流通测试对象的极大脉冲电流，使其达到数十千安培及其以上、电流密度达到108A/m2及以
上；本专利技术的加载方法还调控旋转体的转速和施压装置的输出压力，控制摩擦产生的热量，并结合脉冲电流的焦耳热和电弧热，实现测试对象表面温升速率的控制，使其温升速率达到104K/s及以上；进一步的，调控施压装置输出的压力，并结合摩擦力、电磁力和热应力的作用，实现测试对象应变速率的控制，使其达到104s
‑1及以上。
[0028]进一步的，前述电流密度取决于脉冲电流、接触面积及材料属性，利用脉冲功率电源给测试对象施加极大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁
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热
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力
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多场耦合同步动态加载方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)、准备并安装测试载台、旋转体、脉冲功率电源和施压装置，将测试对象固定在测试载台上，脉冲功率电源通过连接导体分别与测试载台、旋转体相连接，旋转体位于测试对象上方，施压装置设置于旋转体上方，向旋转体施加压力；步骤(2)、打开脉冲功率电源对测试对象施加极大脉冲电流，实现极端电、磁场条件的加载；同时驱动旋转体高速旋转，使其与测试对象摩擦，产生摩擦热，结合焦耳热、电弧热，实现极端温度场的加载；并同步利用施压装置对旋转体施加压力，结合旋转体的重力、电磁力及旋转体与测试对象之间的摩擦力作用实现极端力的加载；步骤(3)、实时测量脉冲电流、脉冲电压、测试对象的表面温度、应力、电磁场信号，调控脉冲功率电源的输出电流、旋转体的转速以及施压装置的输出压力，实现电磁热力多场耦合极端条件的同步动态加载。2.根据权利要求1所述的电磁
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热
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力
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄连生，陈晓娇，何诗英，张秀青，李传，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：