[发明专利]一种高温断裂强度拉伸试验中的动态温度测量装置

摘要

本发明公开了一种高温断裂强度拉伸试验中的动态温度测量装置，包括圆柱形拉伸试验件、拉伸试验机卡头、红外辐射阵列、测温热电偶丝、热电偶端部测温点、耐高温绝缘套管、拉力弹簧、双槽定滑轮、计算机、大功率移相电压控制器和轻质高温隔热板。该装置能够应用在高温断裂强度拉伸试验中，当圆柱形试验件直径不断减小甚至产生径缩大变形的过程中，也能够可靠地记录圆柱形拉伸试验件表面温度的动态变化，获得航空航天材料在快速时变热环境下的强度极限等关键表征参数，为确定航空航天材料在快速动态热环境下的承载能力提供重要试验依据。

主权项

一种高温断裂强度拉伸试验中的动态温度测量装置，所述高温断裂强度拉伸试验是在拉伸试验机上完成的；其特征在于包括：圆柱形拉伸试验件(1)、拉伸试验机卡头(2)、红外辐射阵列(3)、斜截面契合热电偶温度传感器(4)、热电偶端部测温点(5)、耐高温绝缘套管(6A、6B)、拉力弹簧(7A、7B)、双槽定滑轮(8)、计算机(9)、大功率移相电压控制器(10)和轻质高温隔热板(11)；所述圆柱形拉伸试验件(1)被卡装在两个拉伸试验机卡头(2)之间，两排红外辐射热源阵列(3)对称安装在圆柱形拉伸试验件(1)的中部区域，按照试验要求温度对圆柱形拉伸试验件(1)进行加热，两根斜截面契合热电偶温度传感器(4)的顶端被压成斜截面形状，并通过点焊形成热电偶端部测温点(5)，斜截面契合热电偶温度传感器(4)上套有耐高温绝缘套管，两根斜截面契合热电偶温度传感器(4)被套装在圆柱形拉伸试验件(1)的轴向的中部，由拉力弹簧产生拉紧力，将斜截面契合热电偶温度传感器(4)的热电偶端部测温点(5)绕紧固定在圆柱形拉伸试验件(1)的表面上，通过双槽定滑轮(8)使斜截面契合热电偶温度传感器(4)转变方向，斜截面契合热电偶温度传感器(4)与计算机(9)连接，对热强度试验过程中圆柱形拉伸试验件(1)的表面温度进行实时测量，计算机(9)根据所获得的圆柱形拉伸试验件(1)的表面实际温度，通过大功率移相电压控制器(10)调整红外辐射阵列(3)上的电压和加热功率，实时跟踪模拟导弹飞行过程中的动态热环境。将两根斜截面契合热电偶温度传感器(4)的前端压成对称契合的斜截面形状，通过压焊形成直径均一的热电偶端部测温点(5)，使斜截面契合热电偶温度传感器(4)的前端部测温点(5)处能够与圆柱形拉伸试验件(1)紧密接触。避免传统的将两根测温热电偶丝(4)的前端丝绞绕在一起，采用点焊使其端部形成圆珠形状之后反向旋开的方法，会出现的测温热电偶前端(5)与圆柱形拉伸试验件(1)结合部产生的缝隙从而引起的测温误差，以保证试验中准确可靠地获得高温拉伸过程中圆柱形拉伸试验件(1)的表面温度动态变化。为了能在圆柱形拉伸试验件(1)直径不断变化的恶劣情况下保证试验件表面温度测量的可靠性，安装一对拉力弹簧，使其产生对称的拉紧力，将斜截面契合热电偶温度传感器(4)的感温部拉紧固定在圆柱形拉伸试验件(1)的表面，因此不论在拉伸加载试验中当圆柱形拉伸试验件(1)的直径如何减少变化，斜截面契合热电偶温度传感器(4)前端的感温部都会由于拉力弹簧产生的拉紧力与圆柱形拉伸试验件(1)的表面紧密接触，使斜截面契合热电偶温度传感器(4)前端的感温部能够测量得到用其它方法难于测得的圆柱形拉伸试验件(1)的表面温度的动态变化，甚至在圆柱形拉伸试验件(1)产生轴向和径向的大变形时，也能够可靠地记录下圆柱形拉伸试验件(1)表面的温度变化。斜截面契合热电偶温度传感器(4)由C热电偶丝(4A)和D热电偶丝(4B)组成；其中，C热电偶丝(4A)的测温端端面为A斜切端面(4A1)，D热电偶丝(4B)的测温端端面为B斜切端面(4B1)，将C热电偶丝(4A)的A斜切端面(4A)与D热电偶丝(4B)的B斜切端面(4B)对接契合，经焊接后形成斜截面契合部位(4C)；所述的斜截面契合部位(4C)与C热电偶丝(4A)和D热电偶丝(4B)共形为同直径；双槽定滑轮(8)上设有A卡槽(8A)、B卡槽(8B)、连接柱(8C)，A卡槽(8A)用于放置C热电偶丝(4A)，B卡槽(8B)用于放置D热电偶丝(4B)，通过连接柱(8C)的一端使双槽定滑轮(8)安装在拉伸试验机的基座上；先将A拉力弹簧(7A)和B拉力弹簧(7B)的另一端固定在拉伸试验机的基座上；再在斜截面契合热电偶温度传感器(4)的C热电偶丝(4A)的另一端上套接A耐高温绝缘套管(6A)，D热电偶丝(4B)的另一端上套接B耐高温绝缘套管(6B)；再将A耐高温绝缘套管(6A)置于A卡槽(8A)中，B耐高温绝缘套管(6B)置于B卡槽(8B)中；最后将C热电偶丝(4A)另一端连接在计算机(9)和A拉力弹簧(7A)的一端上，D热电偶丝(4B)的另一端连接在计算机(9)和B拉力弹簧(7B)的一端上。