[发明专利]一种冲击载荷下同步温度测量与变形观测的实验平台

说明书

本发明公开的一种冲击载荷下同步温度测量与变形观测的实验平台，属于高速冲击下材料动态力学性能表征领域。本发明包括高速红外测温系统、遮光装置、高速摄影系统和冲击加载装置；高速红外测温系统和高速摄影系统分列在冲击加载装置两侧；遮光装置位于高速红外测温系统和冲击加载装置之间；高速摄影系统包括高速摄像机、镜头、第一高能量闪光灯和第二高能量闪光灯；高速红外测温系统包括红外光学系统和高速红外探测器；红外光学系统用于收集与传递被测物体变形过程中的红外信号；遮光装置用于实现隔绝高能量闪光灯对高速红外测温系统的光干扰。本发明能够避免高能量闪光灯对高速红外测温系统测量影响，进而实现冲击载荷下同步温度测量与变形观测。

技术领域

本发明涉及到一种冲击载荷下材料动态力学性能测试的实验平台，特别是涉及一种基于分离式霍普金森加载装置的同步高速红外测温与变形观测的实验平台，属于高速冲击下材料动态力学性能表征领域。

背景技术

高速冲击下材料的变形过程与失效机理日益受到科研工作者的重视，是固体力学方向中的研究热点之一，具有重要的科学意义和工程应用价值。与静态或准静态载荷下的材料变形失效行为相比，冲击载荷下的材料动态失效行为更为复杂，最重要的区别之一是塑性功以绝热的方式转换为热量，温升会改变材料模量、强度和断裂韧性等关键力学参数，使得材料变形失效过程受到了热力耦合的影响。因此，必须开展同步高速红外温度测量和变形观测实验，以深入研究材料的变形失效机理。

目前，少数国外学者利用高速红外测温仪器和相干梯度敏感法(CoherentGrading Sensing，CGS)同步观测冲击载荷下∏型动态断裂过程中的绝热剪切带的萌生和传播过程及温度演化进行了研究。但是由于裂尖区域发生了大塑形变形，导致裂尖区域的栅纹非常密集，无法结合变形和温度历史分析变形失效机理使得该实验平台存在一定地应用局限性。随着高速摄影技术的发展，可以高分辨率和高帧频地拍摄材料的变形过程。但是需要用到高能量闪光灯才可以获取清晰的图像，而高能量闪光灯会对高速红外测温系统造成光干扰，影响测量精度，即无法实现冲击载荷下同步高速红外测温/变形观测实验。

发明内容

为解决同步红外测温于变形观测实验平台存在的下述问题：高能量闪光灯对高速红外测温系统的光干扰的问题。本发明公开的一种冲击载荷下同步温度测量与变形观测的实验平台要解决的技术问题避免高能量闪光灯对高速红外测温系统测量影响，进而实现冲击载荷下同步温度测量与变形观测。本发明公开的一种冲击载荷下同步温度测量与变形观测的实验平台能够用于材料动态变形过程中温度和变形历史的同步观测记录，进而分析材料在冲击载荷下的变形失效机理。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种冲击载荷下同步温度测量与变形观测的实验平台，包括高速红外测温系统、遮光装置、高速摄影系统和冲击加载装置。

所述的高速红外测温系统和高速摄影系统分列在冲击加载装置两侧。

所述的遮光装置位于高速红外测温系统和冲击加载装置之间。

所述的高速摄影系统包括高速摄像机、镜头、第一高能量闪光灯和第二高能量闪光灯。

所述的高速红外测温系统包括红外光学系统和高速红外探测器。所述的红外光学系统用于收集与传递被测物体变形过程中的红外信号，包括光路调节箱和反射镜。所述的光路调节箱在同一侧面对称开设两个通孔，即为右调光口和左调光口。所述的光路调节箱的箱内放置有小调节架、凸面镜、大调节架和凹面镜。小调节架与凸面镜固定连接，用于调整凸面镜的位置。大调节架与凹面镜固定连接，用于调整凹面镜的位置。所述的凸面镜的顶点位于凹面镜的焦点处，使得光线沿左调光口中心射出；所述的凸面镜和凹面镜表面蒸镀膜，所述的蒸镀膜需保证在红外波段内具有高反射率，所述的高反射率指反射率在90％以上。