【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及夹具，具体为一种热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具及夹持方法。
技术介绍
1、随着航空航天技术的快速发展，一些新型高马赫数飞行器/可重复使用飞行器的头锥和控制面等热结构面临严酷的热环境，需满足耐高温、气动维形以及气动力承载等要求，大量采用耐温极限超过1000℃的高温复合材料结构。高马赫数飞行器/可重复使用飞行器在大气层中高速飞行过程中，除了高温环境，还受到气动力载荷、氧化性气氛侵蚀等作用，准确测试获取高温氧化环境下热结构材料的力学性能是结构设计的关键工作，对摸清热结构材料的性能边界、指导热结构设计具有重要意义。
2、高温拉伸性能在热结构设计应用最多，试验获取难度相对较大。目前国内外现行的热结构材料高温拉伸试验标准多适用于无氧环境，采用燕尾槽式的拉伸夹具和试验件共同放置于高温环境中施加拉伸载荷。考虑氧化环境的热结构材料拉伸试验尚未有统一标准，试验夹具设计也普遍借鉴无氧环境拉伸试验的燕尾槽式结构形式。相比于无氧环境高温拉伸试验，热结构材料有氧环境高温拉伸试验具有如下特点：
3、为排除边部效应对氧化损伤扩展分析的干扰，热结构材料应力氧化试验件的宽度更宽，由此也使得试验件拉伸载荷更大，要求试验夹具具有良好的抗氧化性能以及更高的承载能力
4、机械零件和构件的应力分布和大小与其承受的载荷和温度有关，也与零件的形状、尺寸和材料性质等有关。应力分析的方法主要有解析法、数值法和实验法。对于结构型式比较复杂的机械零件和构件进行应力分析时，往往采用计算与实验相结合的方法，以便相互验证，提高应力分析的可
5、有氧环境下的试验状态和检测分析更加复杂多样，包括无应力氧化损伤试验、应力氧化损伤试验、氧化损伤后常温/高温拉伸性能测试分析、氧化损伤扩展深度测试分析、氧化产物测试分析等。
6、针对热结构材料的应力氧化试验，通常将试验件端头设计成与夹具燕尾槽相匹配的几何形式，将试验件端头置于夹具的燕尾槽内，试验件和夹具共同放置于高温氧化炉内，实现高温、氧化、拉伸载荷的联合施加。在开展一定时间的应力氧化试验后，需要将试验件从夹具中取出，以便开展氧化损伤扩展深度测试分析、氧化产物测试分析以及拉伸性能测试分析等。实践发现，应力氧化试验过程中由于试验件和夹具接触界面传递载荷大、氧化后接触界面粘连效应等原因，使得试验件往往会卡死在夹具的燕尾槽中无法取出，导致后续的测试分析工作无法进行。
技术实现思路
1、解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具及夹持方法，解决了在试验过程中试验件卡死于夹具燕尾槽中无法取出的问题，能够应用于热结构材料拉伸应力氧化试验测试的问题。
3、技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具，包括：
5、设置于上方位置的套接管体和连接在套接管体下方的夹块，所述套接管体为中空管状，所述套接管体用于固定在试验机测试端，所述夹块一侧设置有燕尾状凹槽，所述燕尾状凹槽前后贯通，所述燕尾状凹槽用于对试验件进行夹持固定；
6、其特征在于，还包括：
7、衬套，所述衬套活动安装在所述燕尾状凹槽内腔侧壁表面，所述衬套位于试验件与燕尾状凹槽内侧壁之间，所述衬套用于增大夹块与试验件接触面积，降低了燕尾状凹槽局部的应力水平。
8、进一步地，所述燕尾状凹槽的整体形状与试验件端头形式一致。
9、进一步地，所述衬套选取的材料为抗氧化材料，并且该材料在试验温度范围内的弹性模量不低于常温环境下弹性模量的50％。
10、进一步地，所述夹块和所述衬套之间接触的表面具有较高的表面光洁度，粗糙度小于3.2ra。
11、进一步地，所述衬套为分体式结构，所述衬套包括对称布设的两块夹板，夹板包括水平部与倾斜部，并且水平部与倾斜部一体成形，两块夹板组装成形后的区域用与对试验件进行夹持，并且该区域与试验件端头形式一致，同时两块夹板水平部接触面之间保持贴合。
12、使用上述权利要求书1-5任意一项的夹具对热结构材料应力氧化试验高温拉伸测试的方法，包括以下步骤：
13、s1：将所述套接管体、所述夹块和试验件安装于高温材料试验机上，并采用热载荷模拟装置将试验件加热至所需的温度；
14、s2：待试验件温度稳定后，将力载荷、位移、变形等传感器调零，同时采集力载荷、位移、变形等数据；
15、s3根据试验所需的加持续施加拉伸载荷，直至试验件达到所需的应力水平，同时控制当前力载荷或者位移载荷保持不变，并保持所需的时间；
16、s4：停止加热，使试验件以适当降温速率冷却，待试验件和试验夹具冷却后，将试验件和所述衬套整体取出；
17、s5：将所述衬套与试验件分离，试验结束，记录、分析试验数据。
18、进一步地，根据需要对所述s1中的试验件进行试验前基本性能测试。
19、进一步地，其特征在于：所述s2中试验件的温度波动范围需要满足试验要求，同时对试验件施加拉伸载荷。
20、进一步地，所述s3中完成所需时间的应力氧化试验后，保持温度不变，拉伸载荷卸载，保持温度不变，对试验件施加压缩载荷，观察力载荷测试数据，直至力载荷发生跳变，判断所述衬套与所述夹块接触的部位发生滑动松脱。
21、进一步地，所述s4中选取的降温速率应不使试验件和所述夹块产生过大热应力导致破坏。
22、有益效果
23、本专利技术具有以下有益效果：
24、(1)、该热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具及夹持方法，通过在试验件与夹块之间增加衬套，衬套的材料类型选取耐高温、抗氧化材料，衬套与夹块接触的表面具有较高的表面光洁度，且接触表面不发生氧化反应，不发生高温氧化导致粘连效应，使得衬套和夹块之间的接触面具有较低的摩擦系数，易于滑动取出。
25、(2)、该热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具及夹持方法，通过衬套采用分体式结构，高温应力氧化试验后易于和试验件分离，避免了应力氧化试验后拆卸试验件过程中引起试验件和夹块的损伤破坏。
26、(3)、该热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具及夹持方法，由于衬套的存在，夹块和热结构材料试验件间载荷传递过程中通过衬套进行了应力重新分配，降低了燕尾槽局部的应力水平，从而极大降低了传统设计中夹块和试验件直接小面积接触产生过大接触应力、引起夹块破坏的风险。
27、(4)、该热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具及夹持方法，衬套结构简单、材料用量少，即使试验过程中衬套发生破坏，更换的成本也远低于夹块，具有更好的经济效益。
28、当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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1.一种热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具，包括：
2.根据权利要求1所述的一种热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具，其特征在于，所述燕尾状凹槽(3)的整体形状与试验件端头形式一致。
3.根据权利要求1所述的一种热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具，其特征在于，所述衬套(4)选取的材料为抗氧化材料，并且该材料在试验温度范围内的弹性模量不低于常温环境下弹性模量的50％。
4.根据权利要求1所述的一种热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具，其特征在于，所述夹块(2)和所述衬套(4)之间接触的表面具有较高的表面光洁度，粗糙度小于3.2ra。
5.根据权利要求1所述的一种热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具，其特征在于，所述衬套(4)为分体式结构，所述衬套(4)包括对称布设的两块夹板，夹板包括水平部与倾斜部，并且水平部与倾斜部一体成形，两块夹板组装成形后的区域用与对试验件进行夹持，并且该区域与试验件端头形式一致，同时两块夹板水平部接触面之间保持贴合。
6.使用上述权利要求书1-5任意一项的夹具对热结构材料应力氧化试验高温拉伸测试的方法，其
7.使用上述权利要求书1-5任意一项的夹具对热结构材料应力氧化试验高温拉伸测试的方法，其特征在于：根据需要对所述S1中的试验件进行试验前基本性能测试。
8.使用上述权利要求书1-5任意一项的夹具对热结构材料应力氧化试验高温拉伸测试的方法，其特征在于：所述S2中试验件的温度波动范围需要满足试验要求，同时对试验件施加拉伸载荷。
9.使用上述权利要求书1-5任意一项的夹具对热结构材料应力氧化试验高温拉伸测试的方法，其特征在于：所述S3中完成所需时间的应力氧化试验后，保持温度不变，拉伸载荷卸载，保持温度不变，对试验件施加压缩载荷，观察力载荷测试数据，直至力载荷发生跳变，判断所述衬套(4)与所述夹块(2)接触的部位发生滑动松脱。
10.使用上述权利要求书1-5任意一项的夹具对热结构材料应力氧化试验高温拉伸测试的方法，其特征在于：所述S4中选取的降温速率应不使试验件和所述夹块(2)产生过大热应力导致破坏。
...【技术特征摘要】
1.一种热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具，包括：
2.根据权利要求1所述的一种热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具，其特征在于，所述燕尾状凹槽(3)的整体形状与试验件端头形式一致。
3.根据权利要求1所述的一种热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具，其特征在于，所述衬套(4)选取的材料为抗氧化材料，并且该材料在试验温度范围内的弹性模量不低于常温环境下弹性模量的50％。
4.根据权利要求1所述的一种热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具，其特征在于，所述夹块(2)和所述衬套(4)之间接触的表面具有较高的表面光洁度，粗糙度小于3.2ra。
5.根据权利要求1所述的一种热结构材料应力氧化试验高温拉伸夹具，其特征在于，所述衬套(4)为分体式结构，所述衬套(4)包括对称布设的两块夹板，夹板包括水平部与倾斜部，并且水平部与倾斜部一体成形，两块夹板组装成形后的区域用与对试验件进行夹持，并且该区域与试验件端头形式一致，同时两块夹板水平部接触面之间保持贴合。
6.使用上述权利要求书1-5任...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝瑞，王晓晖，陈永祥，侯传涛，王龙，李尧，贾洲侠，任方，李志强，于荣刚，吴建国，何振威，张跃平，高魁垠，
申请(专利权)人：北京强度环境研究所，
类型：发明
国别省市：
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