[发明专利]一种适用于CT实验的高温疲劳力加载实验仪器

说明书

本发明提供了一种适用于CT实验的高温疲劳力加载实验仪器，通过疲劳加载系统对实验样品进行夹持和疲劳加载，支撑模块负责架撑实验设备，在实验开始前先往圆筒内通保护性气体，一段时间之后，再对样品进行加温并实时监测，同时利用旋转系统旋转样品使实验样品温度均匀，温度稳定之后进行疲劳加载，在进行疲劳加载实验的过程中，通过旋转系统旋转样品进行数据信息采集。通过采用激光加热的方式，并且使用具有高激光透过率的光学材质圆筒作为支撑结构，实现高温加热、疲劳加载、CT实验三者的耦合。

技术领域

本发明涉及力学实验技术领域，具体涉及一种适用于CT实验的高温疲劳力加载实验仪器。

背景技术

原位高温疲劳力学加载实验，是研究高温环境材料在循环载荷作用下内部结构微观尺度演化，对于理解材料失效破坏机制、优化材料性能、预防材料断裂失效具有重要意义。疲劳，是材料在循环加载下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹、或使裂纹进一步扩展直至完全断裂。

原位断层成像技术(CT)是研究材料三维微结构变化的重要技术手段，但是目前没有适用于CT实验的高温疲劳力学加载实验仪器。高温环境下的实验通常需要腔体保温以及通入保护性气体，然而腔体会对X射线的传输造成影响，因此国内至今没能实现高温疲劳力加载实验的CT观测。

高温疲劳力加载实验CT观测的技术难度在于，首先，高温环境下的实验为了防止实验样品与空气发生反应需要做一个密闭性腔体通入惰性气体加以保护，同时传统的加热方案是采用高温电炉进行加热，通过热辐射的形式加热样品，利用热电偶进行温度监测。然而腔体和热电偶的引入会影响X射线的传输，即影响采集的信息数据。

进一步，CT观测疲劳力加载实验，疲劳加载系统会导致部分角度的信息数据被遮挡无法采集到。目前的疲劳加载系统采用方案多为支撑柱形式，会遮挡X射线，因此遮挡部分的信息数据缺失，对最终的实验结果造成影响。

综上所述，实现CT观测高温疲劳力加载实验的核心技术难点在于，CT实验、高温和疲劳加载的耦合，即在高温疲劳力加载的基础上用CT进行观测。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：设计系统组成结构，避免传统的保温隔热腔体遮挡CT实验X射线的传输，减少实验仪器的结构连接，降低结构连接对实验精度造成影响，提高CT实验分辨率。有鉴于此，本发明提供了一种适用于CT实验的高温疲劳力加载实验仪器。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于CT实验的高温疲劳力加载实验仪器，包括对实验样品夹持和疲劳加载的疲劳加载系统，架撑所述疲劳加载系统的支撑系统，对实验样品进行加温以及对温度实时监测的高温加热系统；

所述支撑系统的底部设置有对样品进行旋转采集数据的旋转系统；

在上述高温疲劳加载力加载实验仪器中，所述疲劳加载系统包括对实验样品进行夹持的夹具，对实验样品进行疲劳加载的电机，还包括对样品受力进行监测的力传感器和对样品变形检测的位移传感器；

在上述高温疲劳力加载实验仪器中，所述高温加热系统包括产生激光对样品进行加热的激光器，还包括对样品温度进行实时监测的测温仪。

优选地，在上述高温疲劳力加载实验仪器中，所述旋转系统包括架装于支撑系统下方对实验样品进行旋转的旋转台

优选地，在上述高温疲劳力加载实验仪器中，所述支撑系统包括下支撑框架和圆筒支撑结构。

优选地，在上述高温疲劳力加载实验仪器中，所述圆筒支撑结构材质为光学材料，具有高激光透过率，由模具生产加工制成，厚度均匀且材料性质处处相同。