[发明专利]一种高温蠕变疲劳试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温蠕变疲劳试验系统，属于试验测试技术领域。

背景技术

工程材料与结构特别是航空发动机材料常常在高温环境下服役使用，目前国内外对材料高温性能的测试，主要是高温蠕变性能和应力控制的高温疲劳性能的测试，而对于高温蠕变、疲劳交互作用下的材料特性测试，尚缺乏有效的试验系统。为此，本发明将常规疲劳试验机、试样夹具、高温引伸计、高温炉、冷水机、试样和主控计算机集成为一种高温蠕变疲劳试验系统，可用于材料在高温环境下基于应变控制的蠕变疲劳性能测试，测试结果对于结构疲劳寿命评定具有重要的工程应用价值。

发明内容

1、目的：本发明的目的在于提供一种高温蠕变疲劳试验系统，以用于测试材料在高温环境下的蠕变疲劳性能。

2、技术方案：本发明一种高温蠕变疲劳试验系统，由疲劳试验机、试样夹具、高温引伸计、高温炉、冷却机、试样和主控计算机组成。它们之间的位置连接关系如下：试样夹具安装在疲劳试验机上；冷却机通过进、出水管与试样夹具相连，试样安装在试样夹具中；高温引伸计通过卡爪与试样相连；高温炉将试样包在里面；疲劳试验机和高温引伸计都与主控计算机相连。

所述的疲劳试验机为常规用低频疲劳试验机，用以对试样施加交变疲劳载荷，疲劳试验机的载荷范围需大于试样的试验载荷，可以是常规的MTS、INSTRON等疲劳试验机或者自制疲劳试验机。

所述的试样为各种不同材料和类型的棒材疲劳试样，该试样为哑铃状圆棒，两端有螺纹，试样两端的螺纹能够与试样夹具的螺纹配合在一起，并施加交变疲劳载荷。试样的尺寸和形状可以参照《金属高温拉伸蠕变试验方法》(HB5151-96)中的标准进行设计。

所述的试样夹具是由带外螺纹的圆柱与带内螺纹的柱体组合成一体，用以安装夹持试样，有两个冷却孔，用于安装冷却水管，需根据试样夹持端的形状和尺寸设计和制造，能够将试样牢固夹持并施加交变疲劳载荷。

所述的高温引伸计是一种机械式引杆高温引伸计，可以实时测量试样在高温下的应变。

所述的高温炉为高温电阻丝加热炉，呈对开筒状，可以利用电阻丝的加热功能实现炉心的高温环境，其温度范围要满足试验要求。

所述的冷却机通过进、出水管与上下夹具相连，由水泵输送纯净水循环，以对试样夹具制冷。

所述的主控计算机是常规的电子计算机，通过安装相应的程序，可以读取高温引伸计的数据以及对疲劳试验机进行控制。

所有装置根据试验要求连接和调试完毕后，便可根据具体试验要求完成高温蠕变疲劳试验。

3、优点及功效：本发明的有益效果是可以测量材料在高温蠕变疲劳试验中的变形，而且具有操作方便和测量精度高的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是用于高温蠕变疲劳试验的试样示意图。

图2是试样夹具示意图。

图3是高温引伸计示意图。

图4是高温炉示意图。

图5是冷却机示意图。

图6是疲劳试验机示意图。

图7是本发明一种高温蠕变疲劳试验系统的示意图。

图7中：1.疲劳试验机，2.试样夹具，3.高温炉，4.试样，5.高温引伸计，6.冷却机。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图7说明本发明的具体实施方式。本发明一种高温蠕变疲劳试验系统由疲劳试验机1、试样夹具2、高温炉3、试样4、高温引伸计5、冷却机6和主控计算机组成。在图7中，上、下试样夹具2与试样4通过螺纹连接，能够保证试样4均匀轴向加载；试样夹具2与疲劳试验机1连接；高温引伸计5通过卡爪与试样相连；安装在疲劳试验机1上的高温炉3移至相应位置后，将试样4包在里面；冷却机6通过进、出水管分别与上、下试样夹具2相连；疲劳试验机1和高温引伸计5都与主控计算机相连，主控计算机通过读取高温引伸计实时测量的应变并对疲劳试验机进行控制，从而可以进行应变控制的高温蠕变疲劳试验。

在高温蠕变疲劳试验中，试样4的设计非常关键，必须能够保证均匀施加轴向交变载荷，图1具体给出了一种用于极高温疲劳试验的棒材试样，在试样两端设计了螺纹，与夹具的螺纹配合，能够起到定位作用。试样夹具2的示意图如图2所示，有一个带螺纹的试样安装孔和两个冷却孔，冷却孔用于连接冷却水管。高温引伸计5的示意图如图3所示，通过卡爪与试样连接，可以将位移转变为电信号，从而实时测量试样在高温环境下的应变。高温炉3的示意图如图4所示，为高温电阻丝加热炉，呈对开筒状，可以利用电阻丝的加热功能实现炉心的高温环境，其温度范围要满足试验要求。疲劳试验机1如图6所示，可以使用商用的MTS、INSTRON等疲劳试验机或者自制疲劳试验机。将试样1与试样夹具2连接定位，将试样夹具2与配备有高温炉3的疲劳试验机1相连，并将高温引伸计5与试样连接，将冷却机6上的冷却水管与试样夹具2上的冷却孔相连，再将疲劳试验机和高温引伸计都与主控计算机相连。所有装置根据试验要求连接和调试完毕后，便可根据具体试验要求完成材料的高温蠕变疲劳试验。