[发明专利]一种开放式高温拉伸实验装置及其方法

说明书

本发明公开了一种开放式高温拉伸实验装置及其方法。本发明装置包括，高温拉伸试验台、CCD相机、红外热像仪、计算机。搭建高温拉伸测试系统；通过第一计算机对高温拉伸试验台的实验参数进行设定，高温拉伸试验台对工件先进行加热后进行拉伸试验；CCD相机采集工件拉伸过程中的上表面图像并输入第二计算机；红外热像仪记录拉伸过程中工件上表面温度的变化并输入第三计算机；第二计算机通过数字图像相关方法得到工件表面高温变形场；第三计算机利用红外热像仪得到在拉伸试验过程中工件表面的温度场；综合分析工件高温拉伸过程中表面温度场及变形场，从而获得工件的高温拉伸特性。

技术领域

本发明涉及实验固体力学技术领域，具体涉及一种开放式高温拉伸实验装置及其方法。

背景技术

材料的高温力学性能如高温弹性模量等是耐高温材料的重要性能指标。对其进行准确测试具有重要意义。目前，测试工件高温拉伸性能主要有两种类型的系统，一种是拉伸试验机配备封闭的高温箱，另一种是开放式利用卡头加热的实验装置。与实验系统相结合测试变形的方法通常也有两种，一种是接触式的，如粘贴高温应变片，一种是非接触式的，如数字图像相关方法。高温应变片只能进行单点测量，非全场，测量范围小。数字图像相关方法具有全场测试、非接触、测试精度高、测试尺度范围大等优点，近年来应用非常广泛。然而，虽然高温箱有保温效果好、温度场均匀等优点，但其与数字图像相关方法结合运用的时候，玻璃窗口的热变形也可能会引入较大误差。开放式卡头加热的高温拉伸试验台可以直接使用CCD相机采集工件表面图像，但是由于工件置于开放环境中，工件表面温度与卡头温度存在一定差别。

发明内容

本发明所解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供一种开放式高温拉伸实验装置及其方法。

本发明的技术方案如下：

一种开放式高温拉伸实验装置，包括高温拉伸试验台、CCD相机、红外热像仪、第一计算机、第二计算机、第三计算机、工件、第一支架、第二支架、减震实验用桌、实验用桌、冷光源、风扇；高温拉伸实验台、第一支架、第一计算机、第二计算机、冷光源、风扇放置于减震实验用桌，工件安装在高温拉伸实验台上，第一支架支撑CCD相机，CCD相机和冷光源位于高温拉伸实验台正上方，风扇与CCD相机相邻设置，第一计算机连接高温拉伸试验台；第二计算机连接CCD相机；第二支架放置于地面，第二支架支撑红外热像仪，红外热像仪位于高温拉伸实验台侧上方，放置于第二实验用桌的第三计算机连接红外热像仪。

一种开放式高温拉伸实验方法，包括以下步骤：

1.将工件加工成应力加载夹具所能安装固定的标准样式，根据需要对其表面进行制斑处理；

2.搭建高温拉伸检测系统；高温拉伸实验台、第一支架、第一计算机、第二计算机、冷光源、风扇放置于减震实验用桌，第一支架支撑CCD相机，第一计算机连接高温拉伸试验台；第二计算机连接CCD相机，第二支架放置于地面，支撑红外热像仪，第三计算机放置于第二实验用桌，连接红外热像仪；

3.将工件安装至高温拉伸试验台，散斑面朝上；

4.冷光源对准工件检测表面；

5.风扇在工件上方吹风，以减少高温引起的气流扰动对成像的影响；

6.CCD相机对准工件检测表面，并调整好焦距，使拍摄画面清晰；

7.第一计算机设定高温拉伸试验台的实验参数；

8.高温拉伸试验台将工件加热，待红外热像仪中的测试区域达至目标温度后，开始拉伸试验；

9.CCD相机拍摄工件拉伸过程中的上表面图像并输入第二计算机；

10.红外热像仪记录拉伸过程中工件上表面温度的变化并输入第三计算机；

11.第二计算机通过数字图像相关方法分析得到工件高温拉伸测试区域表面变形场；