[发明专利]超低温环境下进行光学应变场测量的试片拉伸试验系统

说明书

技术领域

本发明属于结构低温静力试验技术领域，具体涉及一种超低温环境下进行 光学应变场测量的试片拉伸试验系统。

背景技术

新一代运载火箭采用液氢、液氧作为推进剂介质，液氢液氧低温环境使得 贮箱飞行过程中承受着高低温的交变恶劣环境，然而贮箱所采用的不同焊接工 艺直接影响到贮箱在低温环境下的极限承载能力，需要准确获取焊接接头不同 区域的力学性能参数，为贮箱的结构设计提供更全面可靠的试验数据和设计依 据。目前火箭贮箱的焊接工艺已经由熔焊发展到了搅拌摩擦焊，焊接技术的革 新以及焊接结构的大量使用，对焊接结构低温力学性能试验技术提出更高的要 求，因此，如何准确获取更为详细、全面的关键力学性能参数，针对贮箱的焊 接接头进行低温环境下力学性能的测试研究显得极为重要。

国内外针对焊接结构低温试验测试技术进行了大量研究，如美国阿波罗计 划中，成功采用了Ti-5Al-2.5Sn制造液氢贮箱等压力容器和导管结构，根据压力 容器的实际服役条件，对Ti-5Al-2.5Sn材料进行了大量的力学性能研究工作。国 内七〇三所检测分析中心在80年代为某型号研制，针对该部件材料及焊接接头 开展了常温、液氮、液氢温度介质条件下的强度、塑性、冲击韧性、表面裂纹 断裂韧性、疲劳性能、蠕变性能、热疲劳以及热膨胀、导热系数等力学、物理 性能测试研究。然而，上述研究是将焊接接头视为一个整体进行分析，并没有 将其进行区域细化，更没有获取焊接接头不同区域性的力学性能参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超低温环境下进行光学应变场测量的试片拉伸 试验系统，以克服现有技术存在的上述不足。

本发明所采取的技术方案为：

一种超低温环境下进行光学应变场测量的试片拉伸试验系统，包括液氮槽、 固定法兰、试片夹头、拉伸试片、转接工装、滑轮支架、定滑轮、钢丝绳、力 传感器、连接拉杆、作动筒、调节板、承力梁、直立柱、底座、承力地轨、CCD 照相机、LED光源、ARAMIS光学测量系统、温度测量系统、电阻应变片测量 系统、液压自动协调加载与控制系统；

液氮槽固定在承力地轨上，在液氮槽的侧面承力板上连接固定法兰，固定 法兰与第一个试片夹头连接，再依次连接拉伸试片和第二个试片夹头，第二个 试片夹头与转接工装连接；滑轮支架固支连接在液氮槽的固定承力底板上，定 滑轮安装在滑轮支架上；在液氮槽的外部，搭建承力龙门架，龙门架包括承力 梁、直立柱、底座；力传感器依次与连接拉杆、作动筒连接形成拉力载荷施加 系统，钢丝绳一端与转接工装进行连接，通过定滑轮转向，钢丝绳的另一端与 拉力载荷施加系统的力传感器连接；作动筒通过调节板与承力梁连接；液氮槽 的上方设置有CCD照相机和LED光源；

在拉伸试片的上表面喷涂黑白相间自喷漆，通过CCD照相机采集的图像数 据通过电缆传输到ARAMIS光学测量系统；在拉伸试片上粘贴热电偶，通过连 接电缆将采集的温度数据传输给温度测量系统；在拉伸试片上粘贴电阻应变片， 通过连接电缆将采集的应变数据传输给电阻应变片测量系统；力传感器、作动 筒通过连接电缆接入到液压自动协调加载与控制系统，对拉伸试片施加载荷。

所述ARAMIS光学测量系统采用基于数字散斑相关方法的ARAMIS测量系 统。

所述温度测量系统采用德维创数据采集系统，设备型号为DS-NET。

所述电阻应变片测量系统采用LXI数据采集系统。

所述液压自动协调加载与控制系统采用FCS多通道自动协调加载控制系 统。

所述液氮槽通过连接螺栓固定在承力地轨上。

所述固定法兰与第一个试片夹头通过M16的螺纹连接。

所述第二个试片夹头与转接工装进行螺纹连接。

所述轮支架固支连接在液氮槽的固定承力底板上。

本发明所取得的有益效果为：