[发明专利]脆性材料高低温加载下力学特性损伤变化测量系统及方法

权利要求书

1.一种脆性材料高低温加载下力学特性及损伤变化测量系统，其特征是：测量系统包括：力学特性测试装置、温度应力耦合加载装置、声发射信号检测装置和影像采集装置；影像采集装置位于温度应力耦合加载装置的一侧，力学特性测试装置和声发射信号检测装置分别与温度应力耦合加载装置连接；

所述的力学特性测试装置：一个计算机系统，全程数字控制，能够自动计算实验试件的应力、应变，能够控制高低温环境箱的温度，能够安全方便的操控加载装置；

所述的温度应力耦合加载装置：由具有透明壁的高低温环境箱与电液伺服的加载装置构成，加载装置能在环境箱工作的同时进行加载，实现了温度场与应力场的耦合；环境箱具有透明壁，方便影像采集装置采集影像。

所述的声发射信号采集装置：用美国的PCI-2 声发射采集装置采集材料试验过程中的声发射信号并采用希尔伯特黄变换对声发射信号进行分析；

所述的影像采集装置：由高速摄像机与材料试件两侧的对称光源组成，并采用数字图像相关技术对采集到的影像进行位移场与应变场分析。

2.一种脆性材料高低温加载下力学特性及损伤变化测量方法，其特征是包括如下步骤：

步骤一：制备实验所需的试件；

步骤二：布置好高低温环境箱在加载系统上面的位置，将声发射传感器贴在夹具压头上面，并用医用耦合剂进行粘结，使其传输信号良好；

步骤三：将高速摄像机对准试件表面，使得拍摄面与摄像机镜头保持平行，并在试件的两边对称的装置好两个光源，使得拍摄效果更加清晰；

步骤四：在保持试件所处温度恒定的情况下进行加载，以恒定的速率进行加载，在进行加载的同时进行声发射信号的采集以及高速摄像机同时开始拍照；在试件加载失稳破坏以后再持续3~5秒的时间，然后停止声发射信号采集，也停止拍照；

步骤五：将整个实验过程中采集的声发射信号，高清图像以及力学特性测试装置测得数据进行后处理；包括：（1）声发射信号的提取与变换；（2）高速相机拍摄的试件破坏过程图像的后处理；

所述的声发射信号的提取与变换：声发射信号进行提取选取有效能量信号作为声发射信号参数，再将声发射信号与声发射信号参数信号进行希尔伯特黄变换，希尔伯特黄变换包括经验模态分解和希尔伯特谱分析；

所述的高速相机拍摄的试件破坏过程图像的后处理：高速摄像机拍摄的高清照片进行感光处理，使得照片统一到一致的光照强度下，然后利用数字图像相关技术在MATLAB里面进行计算，得到试件区域内的位移场和应变场。