[发明专利]一种空心圆管试件内壁多点温度测量杆及其测温方法

说明书

本公开提供了一种空心圆管试件内壁多点温度测量杆及其测温方法；测量杆，包括杆体、数个弹簧片和数个测温元件；数个所述弹簧片安装于所述杆体的杆壁，并沿所述杆体周向分布；所述弹簧片具有隆起的峰部，所述峰部可上下弹动，每个所述测温元件对应安装于一个所述弹簧片的所述峰部。空心圆管试件的内壁多点温度测量方法，包括以下步骤：将所述测量杆插入空心圆管试件，并使得全部所述测温元件与所述空心圆管试件的内壁接触；此时，由于所述弹簧片受到所述空心圆管试件内壁的挤压，产生挠性变形，所述弹簧片产生一定的弹力，将所述测温元件与所述空心圆管试件内壁紧密接触，实现空心圆管试件内壁的多点温度测量。

技术领域

本公开涉及空心圆管测温，尤其涉及一种空心圆管试件内壁多点温度测量杆及其测温方法。

背景技术

航空发动机的涡轮叶片承受着热载荷与机械载荷交替变化，温度循环与应变循环相叠加所引起的热机械疲劳是其主要失效模式。基于材料标准试件的热机械疲劳试验是目前认识涡轮叶片服役力学行为的主要手段，对于涡轮叶片寿命评估和故障分析等具有重要意义。相比于常见的实心圆棒试件、实心矩形截面试件等，空心圆管试件可获得更加快速的加热/冷却速率，缩短循环时间，并且具有更好的温度均匀性，是I SO、欧盟、美国以及国内标准制定机构所推荐的材料热机械疲劳试件形式。

在热机械疲劳试验过程中，为了实现温度的快速循环，通常采用高频电磁感应加热，其不可避免的会在试件径向和周向产生一定的温度梯度。而温度梯度会在试件横截面产生附加热应力，导致试件考核段横截面产生不均匀的应力场，偏离目标值，进而影响试验结果的准确性和有效性。因此，十分有必要对空心圆管试件内壁温度进行多点测量，以评价径向和周向温度梯度的影响。

采用热电偶测温时应保证试验过程中热电偶始终与试件接触良好，否则可能会产生测温误差，这在采用感应加热时尤其明显。对于采用感应加热的航空发动机热端部件材料高温试验，通常采用焊接或兜接的方法来保证热电偶与试件紧密接触。焊接法是将热电偶直接焊于试件表面，而焊接过程产生的瞬时高温不可避免的会对试件表面造成初始损伤，可能引起试件首先在焊点处失效，并且在承受热机械疲劳载荷时焊点极易脱落，造成试验失败。对于空心圆管试件，其通常比较狭长，内径较小，直接在试件考核段内壁焊接测温热电偶的技术难度过大且焊接质量不易保证，严重制约影响测温的可行性与测量精度。兜接法是利用耐高温的金属丝将热电偶测点压紧在试件表面上，金属丝两端通过两根弹簧拉紧，避免了对试样表面的损伤，是目前行业内所推荐的测温方式。但是，兜接法只能将热电偶固定在试件的凸面上，并不适用于空心圆管试件内壁测温的情况。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种空心圆管试件内壁多点温度测量杆及其测温方法，具体实现方式：

一种空心圆管试件内壁多点温度测量杆，包括杆体、数个弹簧片和数个测温元件；数个所述弹簧片安装于所述杆体的杆壁，并沿所述杆体周向分布；

所述弹簧片具有隆起的峰部，所述峰部可上下弹动，每个所述测温元件对应安装于一个所述弹簧片的所述峰部。

进一步地，所述弹簧片还包括：位于所述峰部一侧的固定端，和位于所述峰部另一侧的移动端；所述固定端与所述杆体固定相连，所述移动端可沿所述杆体轴向滑动。

进一步地，所述杆体的杆壁凹设有数个浅槽，每个所述弹簧片对应安装于一个所述浅槽内。

进一步地，所述固定端为平直的板体，所述滑动端包括一弧部，所述弧部抵触于所述杆体的杆壁。

进一步地，所述浅槽的槽底为平面。

进一步地，所述杆体的一端连接有一凸台。

进一步地，所述弹簧片的数量为四个，所述测温元件的数量为四个；四个所述弹簧片沿所述杆体周向均匀间隔分布。

一种空心圆管试件的内壁多点温度测量方法，包括以下步骤：