[发明专利]一种在线施加冲击载荷的动态烧蚀测量装置及其测量方法

摘要

本发明公开了一种在线施加冲击载荷的动态烧蚀测量装置及其测量方法。本发明的测量装置包括：动态烧蚀平台、冲击载荷施加装置、火焰加热装置、激光测速仪、温度测量系统、试样夹持装置、第一至第三摄像机和图像处理系统；本发明采用冲击载荷施加装置，在试件的烧蚀过程中加载冲击载荷，能够根据实际工况选择合适的冲击物的尺寸及材料，以及选择冲击模式及角度，进而模拟试样工作的实际受冲击情况，提供更接近于实际使用环境的试样模拟效果；同时结合温度测量系统与图像处理系统，可实现对材料氧化烧蚀过程的温度定量测量、动态烧蚀过程图像捕捉以及试样的动态变形测量。

主权项

1.一种在线施加冲击载荷的动态烧蚀测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：动态烧蚀平台、冲击载荷施加装置、火焰加热装置、激光测速仪、温度测量系统、试样夹持装置、第一至第三摄像机和图像处理系统；其中，所述试样夹持装置安装在动态烧蚀平台上；所述试样安装在试样夹持装置内，试样的正面为撞击面，与撞击面相对的面为背面；所述冲击载荷施加装置正对试样的撞击面安装在动态烧蚀平台上；在冲击载荷施加装置与试样的撞击面之间设置激光测速仪；所述火焰加热装置的喷嘴对准试样的撞击面；所述温度测量系统对着试样的撞击面；所述第一摄像机对着试样的撞击面，第二和第三摄像机分别位于不同的角度对着试样的背面；所述第一至第三摄像机分别连接至图像处理系统；烧蚀前，第一摄像机采集试样的撞击面的二维图像，以及第二和第三摄像机采集试样的背面的三维图像，作为初始参考图像；火焰加热装置的喷嘴对准试样的撞击面进行烧蚀，同时第一至第三摄像机采集试件的图像；温度测量系统采集试样的撞击面的温度，当达到预定温度时，冲击载荷施加装置发射冲击物，撞击试样的撞击面；激光测速仪测量冲击物的速度，从而得到撞击能量；第一摄像机获得烧蚀过程中试样的撞击面的烧蚀变化的图像，图像处理系统分析撞击面的烧蚀变化的图像，得到撞击前和撞击后的烧蚀速率的变化量；第二和第三摄像机分别实时获得烧蚀过程中试样的背面的不同角度的图像，图像处理系统根据双目立体视觉的原理得到背面的三维变形场；撞击能量输入至图像处理系统，图像处理系统分析撞击能量与烧蚀速率的变化量和三维变形场之间的关系，从而获得撞击能量对试件的影响；所述冲击载荷施加装置包括底座、充气口、充气开关、发射开关、气室、冲击物、炮管、弹托和弹托回收器；其中，所述底座安装在动态烧蚀平台上；在气室的一端设置炮管；所述气室和炮管安装在底座上，炮管正对试样的撞击面；在炮管内设置弹托，冲击物放置在弹托内，在炮管的顶端设置弹托回收器；在气室的另一端设置充气口，在充气口上分别设置有充气开关和发射开关；控制充气开关，通过充气口向气室内充气；打开发射开关，利用气压差，将高压气体从炮管释放，推动弹托运动，从而将冲击物从炮管发射出，弹托回收器将弹托留在炮管内。