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原文传递超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统

专利名称：	超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统
摘要：	本发明公开了一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统。包括吊装密封舱、承力架、高温炉、力学测试装置、缓冲装置；吊装密封舱内部固定安装有承力架和高温炉，承力架罩在高温炉上，缓冲装置安装于高温炉内的底部，力学测试装置上下两端连接在承力架顶部和高温炉底部内，试样连接安装在力学测试装置末端。本发明解决高速旋转状态下体积力‑面力‑温度耦合作用下材料动态性能测试的难题，装置结构简单，操作方便且安全可靠。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	韦华;卢士亮;林伟岸;蒋建群;张泽;陈云敏
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910538193.9
公开号：	CN110261238A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	林超
分类号：	G01N3/18(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统，其特征在于：包括吊装密封舱(1)、承力架(2)、高温炉(3)、力学测试装置(4)、缓冲装置(5)；吊装密封舱(1)内部固定安装有承力架(2)和高温炉(3)，承力架(2)罩在高温炉(3)上，缓冲装置(5)安装于高温炉(3)内的底部，力学测试装置(4)上下两端连接在承力架(2)顶部和高温炉(3)底部内，试样6连接安装在力学测试装置(4)末端；所述的高温炉(3)固定于超重力试验舱中，所述的高温炉(3)包括从上到下依次布置连接的上炉体、中炉体、下炉体以及隔热保温层(316)、高强度炉管(317)、发热体(318)和炉体承载体(319)；上炉体主要由上隔热盖(31)、上腔体外壳(32)、上腔体中壳(33)、上腔体隔热层(34)、上腔体下固定盖(35)组成，上腔体外壳(32)、上腔体中壳(33)、上腔体隔热层(34)分别从外到内安装形成上炉三层结构，上隔热盖(31)和上腔体下固定盖(35)分别安装于上炉三层结构的上端和下端使得上炉三层结构固定连接，上腔体外壳(32)和上腔体中壳(33)之间以及上腔体中壳(33)和上腔体隔热层(34)之间均有间隙作为空气隔热层；中炉体主要由中隔热盖(36)、中腔体外壳(37)、中腔体中壳(38)、中腔体隔热层(39)、中腔体下固定盖(310)组成，中腔体外壳(37)、中腔体中壳(38)、中腔体隔热层(39)分别从外到内安装形成中炉三层结构，中隔热盖(36)和中腔体下固定盖(310)分别安装于中炉三层结构的上端和下端使得中炉三层结构固定连接，中腔体外壳(37)和中腔体中壳(38)之间以及中腔体中壳(38)和中腔体隔热层(39)之间均有间隙作为空气隔热层；上炉体的上腔体下固定盖(35)和中炉体的中隔热盖(36)之间固定连接；下炉体主要由下隔热盖(311)、下腔体外壳(312)、下腔体中壳(313)、下腔体隔热层(314)、下腔体下固定盖(315)组成，下腔体外壳(312)、下腔体中壳(313)、下腔体隔热层(314)分别从外到内安装形成下炉三层结构，下隔热盖(311)和下腔体下固定盖(315)分别安装于下炉三层结构的上端和下端使得下炉三层结构固定连接，下腔体外壳(312)和下腔体中壳(313)之间以及下腔体中壳(313)和下腔体隔热层(314)之间均有间隙作为空气隔热层；中炉体的中腔体下固定盖(310)和下炉体的下隔热盖(311)之间固定连接；炉体承载体(319)置于下炉体的下腔体隔热层(314)底部，高强度炉管(317)置于炉体承载体(319)上，高强度炉管(317)外分别和上炉体的上腔体隔热层(34)、中炉体的中腔体隔热层(39)、下炉体的下腔体隔热层(314)之间填充有隔热保温层(316)；高强度炉管(317)内部加工有螺旋状凹槽(318-1)，螺旋状凹槽(318-1)装有螺旋状的发热体(318)，螺旋状凹槽(318-1)在朝向高强度炉管(317)内壁的一侧开设有散热通道(318-2)，通过散热通道(318-2)将发热体(318)产生的热量均匀辐射到高强度炉管(317)中央；所述的力学测试装置(4)置于超重力试验舱中，所述的力学测试装置(4)包括拉杆(41)、固线结构(42)、夹头(43)、热电偶(44)、紧缩螺母(46)和面力加载块(47)；拉杆(41)的顶端与吊装密封舱(1)内的承力架(2)顶端中央固定相连，拉杆(41)主要用来承受材料性能测试过程中体积力和面力耦合作用产生的拉应力；拉杆(41)底端经夹头(43)和试样(6)上端相连，试样(6)为待测试材料力学性能的样品；试样(6)下端设有外螺纹，试样(6)下端的外螺纹旋入到面积加载块(47)的螺纹孔中并通过紧缩螺母(46)紧固连接；面积加载块(47)具体为带有可调节自身重量的块结构，通过不同重量的面积加载块(47)结合离心机不同转速的离心力对试样(6)施加不同面力；面力加载块(47)下端面放置在缓冲装置上，缓冲装置置于超重力试验舱的底部；三根热电偶(44)的探测端焊接在试样(6)的不同位置处，应变片安装在焊接在试样(6)上，三根热电偶(44)和应变片的输出端由导线引出连接到外部的信号采集器，拉杆(41)中部安装有多个固线结构(42)，导线经固线结构(42)引出并固定位置；拉杆(41)的下部和试样(6)置于高温炉(3)的高强度炉管(317)内，面积加载块(47)穿过高温炉(3)的高强度炉管(317)伸入到缓冲装置(5)中。 2.根据权利要求1所述的一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统，其特征在于：所述的吊装密封舱(1)包括上密封穹顶(11-2)和吊装密封腔体(11-7)，吊装密封腔体(11-7)内部设有腔体，腔体上端开口，吊装密封腔体(11-7)的两侧侧壁向外连接有舱体吊耳(11-3)，两侧的舱体吊耳铰接连接到超重力离心机的吊篮转臂上，上密封穹顶(11-2)通过螺栓安装连接到吊装密封腔体(11-7)的腔体开口端面并密封连接；上密封穹顶(11-2)的中央安装有舱体接口件(11-1)，舱体接口件(11-1)具体包括上玻璃压装法兰(12-1)、上法兰紧固螺钉(12-2)、石英玻璃(12-3)和真空插座(12-6)，石英玻璃(12-3)被上玻璃压装法兰(12-1)固定安装在通讯上密封舱盖(12-4)顶部中心的开口处，上玻璃压装法兰(12-1)通过上法兰紧固螺钉(12-2)固定于上密封舱盖(12-4)顶部，通讯上密封舱盖(12-4)，通讯舱体(12-5)底部开孔，开孔处安装真空插座(12-6)。 3.根据权利要求2所述的一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统，其特征在于：所述的上密封穹顶(11-2)外边缘开设第二螺孔，螺栓穿过第二螺孔连接到吊装密封腔体(11-7)，从而使得上密封穹顶(11-2)与吊装密封腔体(11-7)连接。 4.根据权利要求2所述的一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统，其特征在于：所述的舱体吊耳(11-3)径向伸出的凸耳部分的面开设多个间隔的固定孔(14-1)，螺栓穿过固定孔(14-1)连接到超重力离心机的转臂，使得舱体吊耳(11-3)通过固定孔(14-1)及螺栓与超重力离心机的转臂相连。 5.根据权利要求2所述的一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统，其特征在于：所述的吊装密封腔体(11-7)外侧壁上开设有真空接口(11-4)，真空接口(11-4)直接和吊装密封舱(1)外部的真空管道连接；吊装密封腔体(11-7)的腔体内底面固定安装有布线支架(16)，所吊装密封腔体(11-7)外侧壁上开设有真空接口(11-4)、接线孔(17-1)和安装孔(17-2)，接线孔(17-1)处安装接线电级(15)，接线电级(15)经过接线孔(17-1)与吊装密封腔体(11-7)内部的布线支架(16)相连；弱信号控制电线经过安装孔(17-2)与布线支架(16)相连。 6.根据权利要求1所述的一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统，其特征在于：所述的承力架(2)为圆弧凸台结构，安装在吊装密封舱(1)的内部，吊装密封舱(1)的内壁加工出台阶面，承力架(2)外边缘通过螺栓固定在台阶面上，罩在高温炉(3)的上方。 7.根据权利要求1所述的一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统，其特征在于：所述的固线结构(42)包括第一固定环(43-1)、第二固定环(43-2)、固定瓷座(43-3)和瓷座保护件(43-4)；第一固定环(43-1)和第二固定环(43-2)均具有半圆缺口，第一固定环(43-1)和第二固定环(43-2)半圆缺口之间对接形成套装在拉杆(41)外的圆形口；瓷座保护件(43-4)通过螺栓固定于第二固定环(43-2)侧面，瓷座保护件(43-4)和第二固定环(43-2)之间夹装有固定瓷座(43-3)，固定瓷座(43-3)上开设有用于热电偶(44)和应变片的输出导线贯穿的孔。 8.根据权利要求7所述的一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统，其特征在于：所述的夹头(43)上端面和下端面设有螺纹孔，拉杆(41)底端的外螺纹旋入连接到的夹头(43)上端面的螺纹孔中，试样(6)上端也有外螺纹，试样(6)上端的外螺纹旋入连接到的夹头(43)上端面的螺纹孔中。 9.根据权利要求7所述的一种超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统，其特征在于：所述的拉杆(41)顶端设有外凸缘，外凸缘上开设有用于连接材料力学性能试验舱承力装置的固定螺孔，螺栓穿过固定螺孔将拉杆(41)顶端固定于材料力学性能试验舱的承力装置。
所属类别：	发明专利