[发明专利]一种热环境双向加载试验设备和试验方法

说明书

一种热环境双向加载试验设备和试验方法，属于材料在热环境和复杂加载下的力学性能测试技术领域。本发明的设备和方法用于对十字形试件进行光学散斑应变测量，包括机架、加热炉、四个拉伸装置、光源以及摄像头，拉伸装置的拉伸杆通过加热炉的壁孔伸入至加热炉的内部，从而使夹头位于加热炉的内部，致使试件在受到四个夹头的夹持下而处于加热炉内，当直线驱动机构驱动各拉伸杆直线运动，从而对试件进行拉伸，测力传感器设置在拉伸杆上，测量出试件所承受的拉力，可以实现对十字形试件在高温环境以及双向加载条件下力学性能的有效测试。

技术领域

一种热环境双向加载试验设备和试验方法，尤其涉及一种基于光学散斑应变测量方法的热环境双向加载试验设备和试验方法，属于材料在热环境和复杂加载下的力学性能测试技术领域。

背景技术

现今的板料成形是经过多次轧制所得到的，这样的生产方式导致板料通常是各向异性的。在研究高温下各向异性板料力学性能时以往的办法是采用不同方向上的单向拉伸试验。但是靠单向拉伸得到的材料应力应变曲线与承受复杂载荷的实际材料性能有一定的差距。此外，板料成形很多是在高温下进行的，而高温下金属材料具有明显不同于常温的力学性能，因此在研究板料力学性能时往往需要加上热温环境这一条件。在这种情况下，在复杂加载的双向拉伸试验机上加上热温环境成为该技术的关键点。

光学散斑应变方法与传统的应变片测量方法相比，具有精度高、能获取全场数据、操作简单和高温测试成本低等优点，是目前应变测量的普遍选择。

综上所述，本发明的目的是提供一种可以在热环境下进行复杂加载的平面内双向拉伸设备及应变测量方法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足之处，给出了一种可准确测定材料在高温环境和复杂加载条件下的力学性能的基于光学散斑应变测量技术的热环境双向加载试验设备和方法。

本发明的技术解决方案是：

一种热环境双向加载试验设备，用于对十字形试件进行光学散斑应变测量，包括：

机架，其包括工作台，以所述工作台为中心、呈十字形分布的四个侧支架以及光学测量支架；

加热炉，其设置于所述工作台上，所述加热炉的周向侧壁形成有四个壁孔，所述加热炉的顶壁设置有观察窗；

四个拉伸装置，分别设置在四个侧支架上，所述拉伸装置包括拉伸杆、夹头、测力传感器以及直线驱动机构，其中，所述拉伸杆以可相对所述侧支架做直线运动的方式设置于所述侧支架，所述拉伸杆的一端设置有用于夹持所述试件的一个臂的夹头，所述拉伸杆通过所述壁孔伸入至所述加热炉的内部，从而使所述夹头位于所述加热炉的内部，致使所述试件受到四个夹头的夹持而处于加热炉内，所述直线驱动机构连接至所述拉伸杆，以驱动所述拉伸杆直线运动，所述测力传感器设置于所述拉伸杆上，用于测量所述拉伸杆向所述试件施加的拉力，四个拉伸杆的直线运动路径以所述加热炉为中心，呈十字形分布；

光源，其通过所述光学测量支架设置于所述观察窗的上方，用于对所述加热炉的内部提供照明；

摄像头，其通过所述光学测量支架设置于所述观察窗的上方，用于采集位于所述加热炉内的试件中心区域的图像。

优选的是，所述的热环境双向加载试验设备，还包括：

温度控制系统，其连接至所述加热炉，用于控制所述加热炉的加热温度；

直线驱动机构控制系统，其连接至四个直线驱动机构，用于控制四个直线驱动机构工作；