[发明专利]一种平面双轴疲劳试验件加热方法

说明书

本发明涉及一种平面双轴疲劳试验件加热方法，实现步骤如下：(1)制作两个独立的电阻加热丝，加热丝形状为U形，U形电阻加热丝两侧之间的距离大于平面双轴疲劳试验件的厚度，U形电阻加热丝两侧之间的距离为5～10mm；(2)U形电阻加热丝两侧为并列U型结构，按照加热温度和温度场均匀性的要求调整数量。两个电阻加热丝安装方向与试验件的双轴呈45°，安装时保证加热丝的投影面积包括了试验件中心区域和部分夹持段。所述方法能够实现对平面双轴疲劳试验件上下表面温度的均匀加热，整个考核段内最大温差在±5℃以内，可以保证高温力学试验对考核段温度均匀性的试验要求，并消除了中心考核区域和夹持段之间的温度梯度对材料疲劳试验结果的影响。

技术领域

本发明涉及一种平面双轴疲劳试验件加热方法，属于材料高温力学性能测试等技术领域。

背景技术

在材料高温力学性能试验中试验件考核部分的温度场会对实验结果的准确性产生很大的影响，为此美国机械工程师学会(ASME)、国际标准化组织(ISO)、中国国家标准化管理委员会等国内外研究机构制订了严格地标准，如ASME E606、IS0 1211UGB/T26077-2010等。金属、合金和复合材料的零部件在工作时通常会承受复杂的多轴应力。平面双轴测试能够更准确地模拟实际应力状态。对于平面双轴疲劳试验件，由于试验件尺寸相对较小，常规的加热方式无法满足需求，因此有必要研究有效的平面双轴疲劳试验件加热方法，支撑材料疲劳性能研究。

采用电加热台的方式虽然可以达到较高的加热温度，但是由于只能放置在平面双轴试验件下方，无法保证试验件上下表面温度一致，并且通常情况下为了避免对夹具造成影响，电加热台通常仅对平面双轴试验件的中心部位进行加热，由此带来的温度梯度会对试验结果造成较大影响。采用线圈加热的方式同样不可行，由于平面双轴疲劳试验件尺寸较小且一般为十字形，因此线圈环绕困难，并且感应炉等设备无法同时安放到位。

实用新型CN201320325666.5设计了一种力热耦合加载的双轴双向拉伸/压缩原位测试系统，采用电阻丝加热，但是加热丝位于试验件下方，无法保证试验件上下表面温度的均匀一致。

实用新型CN201720758664.3设计了一种大型双轴原位面内透射式疲劳试验机，采用高温炉加热平面双轴疲劳试验件，但是由于所需安装空间较大，无法适用于原位试验所用的平面双轴疲劳试验件。

实用新型CN201621442812.2设计了一种高温双轴同步拉伸力学性能测试仪器，采用高温炉加热平面双轴疲劳试验件，但是由于高温炉密封和冷却的需求，只能适用于固定尺寸的平面双轴疲劳试验件，无法进行调整。

综上，需要一种平面双轴疲劳试验件加热方法，实现试验件上下表面温度的均匀一致，并消除中心考核区域和夹持段之间的温度梯度对材料疲劳试验结果的影响，同时可以适用于不同尺寸的平面双轴疲劳试验件。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种平面双轴疲劳试验件加热方法，满足平面双轴疲劳试验件在高温条件下的疲劳试验需求，保证试验件上下表面温度的均匀一致，并消除中心考核区域和夹持段之间的温度梯度对材料疲劳试验结果的影响。

本发明的技术解决方案是：一种平面双轴疲劳试验件加热方法，其特征在于实现步骤如下：

(1)制作两个独立的电阻加热丝，加热丝形状为U形，U形电阻加热丝两侧之间的距离大于平面双轴疲劳试验件的厚度；

(2)U形电阻加热丝两侧为并列U型结构，按照加热温度和温度场均匀性的要求调整数量。

两个电阻加热丝安装方向与试验件的双轴呈45°，安装时保证平面双轴疲劳试验件上下表面到加热丝的距离接近，并且加热丝的投影面积包括了试验件中心区域和部分夹持段。

所述两个U形电阻加热丝两侧之间的距离为5～10mm；