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原文传递温度随应力动态联动环境下金属力学性能测试装置和方法

专利名称：	温度随应力动态联动环境下金属力学性能测试装置和方法
摘要：	本发明公开了一种温度随应力动态联动环境下金属力学性能测试装置和方法。力学测试系统控制夹具系统的夹装压力，进而控制施加在待测试件上的应力；待测试件夹装在上下夹持夹具之间，气体流量控制系统把气体送入下夹持夹具内，气体流经中空的待测试件和上夹持夹具后返回气体流量控制系统；升降系统控制感应加热系统高度位置；由温度控制系统控制感应加热系统、气体流量控制系统和夹具系统协同工作使得金属材料在温度和应力在动态联动环境下进行力学性能测试。本发明解决长期工作在高温‑应力动态联动耦合环境下中空且通气的金属构件力学性能测试问题，具有10秒内实现最大温差800度、最大力值12000N周期性温度‑应力动态联动加载的优点。
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;林伟岸;张泽;陈云敏
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-02T00:00:00+0800
申请号：	CN201910285312.4
公开号：	CN109959572A
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：	G01N3/32(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：	1.一种温度随应力动态联动环境下金属材料力学性能测试装置，其特征在于：包括夹具系统(1)、力学测试系统(2)、升降系统(3)、感应加热系统(4)、气体流量控制系统(5)和温度控制系统(7)；夹具系统(1)上固定装夹金属材料的待测试件，夹具系统(1)和力学测试系统(2)连接，由力学测试系统(2)控制夹具系统(1)的夹装压力，进而控制施加在待测试件上的应力；夹具系统(1)包括上、下夹持夹具，待测试件被夹装在上、下夹持夹具之间，上、下夹持夹具分别与气体流量控制系统(5)相连，气体流量控制系统(5)把所需气体精确送入下夹持夹具内，气体流经中空的待测试件和上夹持夹具后返回气体流量控制系统(5)；感应加热系统(4)安装在升降系统(3)上并位于待测试件的侧方，升降系统(3)控制感应加热系统(4)的高度位置，进而控制待测试件在感应加热系统(4)的感应加热区位置；同时在夹具系统(1)内部连接上感应加热系统(4)、气体流量控制系统(5)和夹具系统(1)且均连接到温度控制系统(7)，由温度控制系统(7)控制感应加热系统(4)、气体流量控制系统(5)和夹具系统(1)协同工作使得金属材料在温度和应力在动态联动环境下进行力学性能测试。 2.根据权利要求1所述的一种温度随应力动态联动环境下金属材料力学性能测试装置，其特征在于：通过升降系统(3)把感应加热系统(4)调整到固定高度，使得感应加热系统(4)中的感应线圈配合待测试件周围的温度控制系统(7)，以控制调节待测试件特定区域的温度分布。 3.根据权利要求1所述的一种温度随应力动态联动环境下金属材料力学性能测试装置，其特征在于：所述的冷却系统(1)通过循环水冷却管道连接到感应加热系统(4)中感应加热线圈的铜管，用于对感应加热线圈进行降温保护。 4.根据权利要求1所述的一种温度随应力动态联动环境下金属材料力学性能测试装置，其特征在于：所述的待测试件内部有供气体流通的中空气路通道。 5.应用于权利要求1-4任一所述装置的一种温度随应力动态联动环境下金属材料力学性能测试方法，其特征在于：第一步：利用夹具系统(1)中的上、下夹持夹具，将试件安装在力学测试系统(2)中；第二步：上、下夹持夹具分别与气体流量控制系统(6)相连，气体流量控制系统(6)把所需气体精确送入下夹持夹具内，气体流经中空的待测试件和上夹持夹具后返回气体流量控制系统(6)，测试使得待测试件内部的中空气路通道通畅；第三步：通过升降系统(3)把感应加热系统(4)调整到固定高度，使得感应加热系统(4)中的感应线圈位于待测试件的侧方；第四步：打开气体流量控制系统(4)的气体伺服阀，向待测试件通入压缩空气；第五步：打开冷却系统(5)对感应加热线圈和感应电源进行降温保护，启动感应加热系统(4)精确控制温度，通过气体流量控制系统(6)精确控制通入中空的夹具流经待测试件的内部气路量；第六步：根据实验要求，通过感应加热系统(4)、气体流量控制系统(6)和温度控制控制系统(7)协同控制，把待测试件的标距区域按温度分布要求加热到预先设定温度；第七步：启动力学测试系统(2)，根据应力值，通过夹具系统(1)对待测试件施加应力；第八步：通过计算流经中空试件的气体流量，通过温度控制系统(7)与力学测试系统(2)和感应加热系统(4)的协同控制，实现跟随力学周期疲劳曲线做相同的温度升降曲线；第九步：将力学控制系统(2)获得所有的动态力学测试数据汇总发送到温度控制系统(7)，最终完成待测试件在真实模拟环境下的综合力学性能测试。 6.根据权利要求5所述的一种温度随应力动态联动环境下金属材料力学性能测试方法，其特征在于：所述第八步，具体为： S8.1：控制实验温度从常温到1300℃，设置应力值最大12000N； S8.2：启动感应加热系统(4)和气体流量控制系统(6)，通过温度控制系统(7)、感应加热系统(4)、气体流量控制系统(6)组成的闭环控制系统，根据设定的温度随时间曲线，通过计算流经待测试件的气体流量对待测试件周围的温度进行调控，使得10秒内升降最大温差800度； S8.3：启动力学控制系统(2)，通过温度控制系统(7)、感应加热系统(4)、气体流量控制系统(6)和力学控制系统(2)组成的闭环控制系统，根据设置的周期疲劳曲线对待测试件进行力学周期控制，试验温度在感应加热系统(4)和气体流量控制系统(6)作用下跟随力学周期疲劳曲线做相同的温度升降曲线。
所属类别：	发明专利