[发明专利]一种用于测试材料高温蠕变性能的试验装置及方法

权利要求书

1.一种用于测试材料高温蠕变性能的试验装置，其特征在于，所述试验装置包括：温度箱(1)、试验装置外框架(2)、温度控制系统(3)、加载装置(4)、蠕变试件(5)、试件夹持系统(6)、全场应变测量系统(7)和三轴移动平台(8)；

所述温度箱(1)固定于试验装置外框架(2)的基础底座上(21)，用于保持温度箱内部温度恒定；

所述温度控制系统(3)设置于所述温度箱(1)内，用于控制与调节温度箱(1)的内部温度；

所述试件夹持系统(6)放置于所述温度箱(1)内部，用于夹持与固定所述蠕变试件(5)；

所述蠕变试件(5)的上端与所述试件夹持系统(6)固定，下端与所述加载装置(4)连接；

所述全场应变测量系统(7)用于精确测量所述蠕变试件(5)在标距段的全场应变及其随时间的变化；

所述三轴移动平台(8)固定于所述试验装置外框架(2)上，用于实现所述全场应变测量系统(7)在三个方向上的自由移动以及所述全场应变测量系统(7)与所述蠕变试件(5)的对焦。

2.根据权利要求1所述的一种测试材料高温蠕变性能的试验装置，其特征在于，所述温度箱(1)上还开有玻璃视窗(11)用于进行无接触应变测量，所述玻璃视窗(11)的尺寸与位置应确保蠕变试验过程中所有蠕变试件(5)均在所述全场应变测量系统(7)的视场内。

3.根据权利要求1所述的一种测试材料高温蠕变性能的试验装置，其特征在于，所述试件夹持系统(6)还包含了支架(61)和夹具系统(62)；所述夹具系统(62)包含两个相对设置的用于夹持蠕变试件(5)的“L”形夹件(621)；所述两个“L”形夹件(621)上对应开有若干个固定孔，所述蠕变试件(5)的上端开有一固定孔；将若干个蠕变试件(5)对应放置于两个“L”形夹件(621)的中间，通过紧固件(622)穿过固定孔进行固定；所述两个“L”形夹件(621)的底部固定于支架(61)上。

4.根据权利要求1所述的一种测试材料高温蠕变性能的试验装置，其特征在于，所述蠕变试件(5)在标距段喷涂有散斑。

5.根据权利要求1所述的一种测试材料高温蠕变性能的试验装置，其特征在于，所述全场应变测量系统(7)包括依次耦合的数码相机(71)、数据收集处理器(72)和数据显示器(73)，所述数码相机(71)固定于所述三轴移动平台(8)上。

6.一种材料高温蠕变性能的试验和分析方法，应用于权利要求1-5任一项所述的一种用于测试材料高温蠕变性能的试验装置，其特征在于，包括如下步骤：

S1.制备蠕变试件(5)并在其标距段表面喷涂散斑；将若干个蠕变试件(5)与试件夹持系统(6)的夹具系统(62)固定；将试件夹持系统(6)放置于温度箱(1)内部；

S2.通过温度控制系统(3)将温度箱(1)内部温度加热到预设温度，并保持足够时间，以确保温度箱(1)内部温度与蠕变试件(5)的温度一致；

S3.将全场应变测量系统(7)的数码相机(71)固定于三轴移动平台(8)上，调节数码相机(71)的位置和焦距，拍摄照片记录每个蠕变试件(5)的原始尺寸；

S4.打开温度箱(1)的箱门，通过加载装置(4)对每个蠕变试件(5)施加不同的载荷，设置数码相机(71)延时自动拍摄并将结果导入数据收集处理器(72)；

S5.利用数据收集处理器(72)计算蠕变试件(5)的瞬时局部应变；利用数码相机(71)记录的拍摄时间，计算应变随时间的变化规律，得到材料的蠕变曲线。