一种恒定拉力加载下金属试件激光辐照效应的实验装置，包括金属试件、激光器系统、恒定拉力加载装置、参数监测系统和数据采集处理系统，恒定拉力加载装置为金属试件提供拉力；激光器系统入射激光至金属试件表面；参数监测系统包括激光光强监测单元、散射光探测器和力学参数监测单元，参数监测系统的信号输出端与数据采集处理系统相连。本发明专利技术实现了金属试件辐照效应中试件的温度、应力、形变及辐照光强参数的全方位监测，可以全面地研究恒定拉力加载下金属试件的激光破坏效应，在较小的加载砝码的作用下，实现了较大的加载力，且实验中加载力保持恒定不变，具有简单可靠、实用安全、适用范围广等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于激光破坏效应的实验装置，特别是ー种在恒定拉カ加载下金属试件受激光辐照效应的实验装置。
技术介绍
在激光辐照受カ结构试件实验研究中，需要研究在恒定拉力和激光辐照同时作用下试件的应变历程及表面辐照特性，因此需要建立相应的激光辐照效应实验装置，同时对试件的位移、温度及辐照光强进行监测。在现有的实验装置中，拉カ加载方式有万能材料试验机加载和悬挂重物加载等方 式。常规万能材料试验机通常依靠位移控载，其工作模式包括预定位移、预定カ值、预定拉伸速率的设定。在预定カ值工作模式下，当处于拉伸状态的试件因受热而力学性能发生改变时，需要将试件进ー步拉伸才能使实际输出力值趋近于预定カ值。在进ー步拉伸的过程中，万能材料试验机需要接收カ值反馈信号，通过改变位移来改变输出拉力，而万能材料试验机中的信号接收处理、电机和丝杆等都需要响应时间，且位移速度有限，因此无法在瞬间调整位移使输出拉カ恢复至预定カ值，甚至无法恢复至预定カ值，难以满足激光效应实验中要求的恒カ加载条件。悬挂重物加载方式是将砝码直接吊挂在试件的下方，这种加载方式虽然能满足拉カ恒定加载的实验需求，但是试件的拉カ值仅决定于砝码的重量，受カ有限，且操作不方便；此外在激光加载实验中常会出现试件断裂的情况，导致砝码脱落，存在着安全隐患，故难以满足恒拉カ加载下激光辐照效应实验的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于金属试件在恒定拉力加载下的激光效应的实验装置，克服拉カ加载中的难以恒定输出、受カ有限、操作不便、安全可靠性不高等不足，同时为效应实验提供温度、应力、应变、及激光辐照光强测量系统，全面地研究恒定拉カ加载下金属试件的激光破坏效应。本专利技术的技术方案是恒定拉カ加载下金属试件激光辐照效应的实验装置，其特征在于包括激光器系统I、恒定拉カ加载装置6、參数监测系统和数据采集处理系统12，所述恒定拉カ加载装置6用于夹持金属试件7并为其提供拉カ；激光器系统I用于入射激光至金属试件7表面；參数监测系统包括激光光强监测単元、散射光探測器11和力学參数监测单元，所述的激光光强监测单元包括设置在激光器光路上的分束镜2以及设置在分束光路上的光功率计5，所述的散射光探測器11设置在金属试件7受激光辐照后的漫反射区域；所述的力学參数监测单元包括正对金属试件7背面的高速相机10、设置在金属试件7上的温度传感器和设置在恒定拉カ加载装置6上的拉カ传感器8 ;所述參数监测系统的输出信号分别送入数据采集处理系统12。上述的恒定拉カ加载装置6包括台面2. 12、夹具组件、重物2. 11、支杆2. 9、杠杆；所述的支杆2. 9下端固定在台面2. 12上，其上端与杠杆铰接；所述夹具组件包括上夹具2.5和下夹具2. 7，所述上夹具和下夹具分别固定拉伸试件2. 6的两端；所述杠杆的一端为长臂端2. 2，其与加载的重物2. 11相连，另一端为短臂端2. 1，其与上夹具2. 5上端相连；所述下夹具2. 7下端与台面2. 12固定联接。还包括辅助杆2. 10，所述辅 助杆2. 10的下端固定在台面上，其上端设置有U形槽2.22，所述U形槽2. 22比杠杆宽，所述杠杆的长臂端穿过U形槽2. 22。上述上夹具2. 5和杠杆短臂端2. I之间、杠杆长臂端2. 2和重物2. 11之间分别设置有拉カ传感器2. 41。上述的下夹具2. 7和台面2. 12之间通过螺杆联接，所述螺杆两端设置有调节下夹具2. 7和台面2. 12之间距离的螺母；所述的支杆9包括固定在台面2. 12上的底座93和设置在底座93与杠杆之间的升降螺杆91，所述的升降螺杆91上设置有调节支杆2. 9高度的调节螺母92 ;所述的辅助杆2. 10包括固定在台面2. 12上的底座2. 25和设置在底座2. 25与U形槽2. 22之间的升降螺杆2. 23，所述的升降螺杆2. 23上设置有调节辅助杆2. 10高度的调节螺母2. 24。上述的恒定拉カ加载下金属试件激光辐照效应的实验装置，其特征在于所述的散射光探測器11的输出端与数据采集处理系统12的触发端、高速相机10触发端和光功率计5的触发端相连。上述的激光器输出光路上设置有聚焦透镜3和光阑4。上述的激光器系统I输出功率可调；所述的温度传感器为K型热电偶9 ;所述的拉力传感器8为应变式。本专利技术具有以下的有益效果I、本专利技术实现了金属试件辐照效应中试件的温度、应力、形变及辐照光强參数的全方位监测，可以全面地研究恒定拉カ加载下金属试件的激光破坏效应。2、本专利技术激光器输出功率可调，且激光光路上设置有聚焦透镜和限孔光阑，通过调节入射到试件上的激光參数，满足不同效应实验的需求。3、本专利技术的恒定拉カ加载装置采用杠杆式加载结构，在较小的加载砝码的作用下，实现了较大的加载力，且实验中加载カ保持恒定不变；4、相比于万能材料试验机，本专利技术的恒定拉カ加载装置不需要精密的伺服电机、丝杆导轨、电控主机等装置，具有简单可靠的特点；5、本专利技术的恒定拉カ加载装置在辅助杆上端设置了 U形槽，对杠杆短臂端在水平方向的晃动进行限制，确保了拉カ方向的稳定，同时对砝码等重物的下降高度进行了限位，确保了实验安全。6、本专利技术的恒定拉カ加载装置的支杆和辅助杆的高度可升降、下夹具和台面之间的距离可调、上夹具和下夹具的夹ロ宽度可调，适应了不同參数试件应用的要求。附图说明附图I为本专利技术恒定拉カ加载下金属试件激光辐照效应的实验装置示意图；附图2为本专利技术用新型杠杆式恒定カ加载装置结构示意附图3为本专利技术短臂端结构示意图；附图4为本专利技术辅助杆结构示意图；附图5为本专利技术夹具主视图；附图6为本专利技术夹具俯视图。其中ト激光器系统，2-分束镜，3-透镜，4-光阑，5-功率计，6-杠杆式恒定拉力加载装置，7-金属试件，8-拉カ传感器，9-热电偶，10-高速相机，11-散射光探測器，12-数据采集处理系统、2. I-杠杆短臂端，2. 2-杠杆长臂端，2. 3-链条，2. 5-上夹具，2. 7-下夹具，2.8-直线导轨，2. 9-支杆，2. 10-辅助杆，2. 11-重物，2. 12-台面，2. 13-升降支架，2. 14-滚轮，2. 15-缓冲台，2. 18-夹具本体，2. 19-活动齿块，2. 20-调节螺杆，2. 21-定位销，2. 22-U形槽，2. 23-升降螺杆b，2. 24-调节螺母b，2. 25-底座b，91_升降螺杆a，92_调节螺母a，93-底座a。 具体实施例方式如图I所示，本专利技术恒定拉カ加载下金属试件7激光辐照效应的实验装置包括金属试件7、激光器系统I、恒定拉カ加载装置6、參数监测系统和数据采集处理系统12 ，金属试件7通过夹具夹持在恒定拉カ加载装置6上，由恒定拉カ加载装置6为其提供拉カ；激光器系统I入射激光至金属试件7表面,激光器系统(I)的输出功率可调，同时激光器输出光路上设置有聚焦透镜3和限孔光阑4，通过调节參数，可以产生不同的光功率密度及光斑大小，满足了不同效应实验的激光參数需求。參数监测系统包括激光光强监测単元、散射光探測器11和力学參数监测单元，其中激光光强监测単元为设置在激光器光路上的分束镜2以及在分束光路上的设置的光功率计5，分束镜2的分数比參数事先经过测量和标定，故通过功率计5的幅值可以计算得到入射到试件表面的光强參数；力学參数本文档来自技高网...
【技术保护点】
恒定拉力加载下金属试件激光辐照效应的实验装置，其特征在于：包括激光器系统（1）、恒定拉力加载装置（6）、参数监测系统和数据采集处理系统（12），所述恒定拉力加载装置（6）用于夹持金属试件（7）并为其提供拉力；激光器系统（1）用于入射激光至金属试件（7）表面；参数监测系统包括激光光强监测单元、散射光探测器（11）和力学参数监测单元，所述的激光光强监测单元包括设置在激光器光路上的分束镜（2）以及设置在分束光路上的光功率计（5），所述的散射光探测器（11）设置在金属试件（7）受激光辐照后的漫反射区域；所述的力学参数监测单元包括正对金属试件（7）背面的高速相机（10）、设置在金属试件（7）上的温度传感器和设置在恒定拉力加载装置（6）上的拉力传感器（8）；所述参数监测系统的输出信号分别送入数据采集处理系统（12）。
【技术特征摘要】
1.恒定拉カ加载下金属试件激光辐照效应的实验装置，其特征在于包括激光器系统(I)、恒定拉カ加载装置(6)、參数监测系统和数据采集处理系统(12)，所述恒定拉カ加载装置(6)用于夹持金属试件(7)并为其提供拉カ；激光器系统(I)用于入射激光至金属试 元，所述的激光光强监测単元包括设置在激光器光路上的分束镜(2)以及设置在分束光路上的光功率计(5)，所述的散射光探測器(11)设置在金属试件(7)受激光辐照后的漫反射区域；所述的力学參数监测单元包括正对金属试件(7)背面的高速相机(10)、设置在金属试件(7)上的温度传感器和设置在恒定拉カ加载装置(6)上的拉カ传感器(8);所述參数监测系统的输出信号分别送入数据采集处理系统(12)。2.根据权利要求I所述的恒定拉カ加载下金属试件激光辐照效应的实验装置，其特征在于所述的恒定拉カ加载装置(6)包括台面(2. 12)、夹具组件、重物(2. 11)、支杆(2. 9)、杠杆；所述的支杆(2. 9)下端固定在台面(2. 12)上，其上端与杠杆铰接；所述夹具组件包括上夹具(2. 5)和下夹具(2. 7)，所述上夹具和下夹具分别固定拉伸试件(2. 6)的两端；所述杠杆的一端为长臂端(2. 2)，其与加载的重物(2. 11)相连，另一端为短臂端(2. 1)，其与上夹具(2. 5)上端相连；所述下夹具(2. 7)下端与台面(2. 12)固定联接。3.根据权利要求2所述的恒定拉カ加载下金属试件激光辐照效应的实验装，其特征在于还包括辅助杆(2. 10)，所述辅助杆(2. 10)的下端固定在台面上，其上端设置有U形槽(2. 22)，所述U形槽(2. 22)比杠杆宽，所述杠杆的长臂端...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱扬，叶锡生，韦成华，林新伟，王大辉，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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