[发明专利]一种高温有氧加载光学测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温有氧加载光学测量系统，属于光测力学、工程材料、构件变形和位移测试技术领域。

背景技术

随着航空、航天、动力工业等部门对在役高温元件的变形实测研究工作的需要，高温环境下材料和结构的力学性能以及变形状态和破坏机理日益受到科研人员的重视。在许多航空航天工程领域，高温材料及结构长期在高温有氧环境下工作，因此在模拟实际的工作环境下对高温材料及结构的力学性能测试对航空及航天飞行器的安全性研究起着指导性的作用。因此发展模拟实际工作环境下的变形测量成为实验力学领域研究人员目前所关注的集中问题。目前高温测试方法也比较多，传统的电测方法及高温引伸计测量方法无法进行全场位移变形场的测量，且都存在温度过高会引起严重的飘移问题。随着激光技术和现代光学的发展，产生了全息干涉、散斑干涉技术，这些方法在高温测试领域有了很大发展。本发明是在模拟航天航空领域高温材料及结构的实际工作环境基础上，结合数字图像相关方法和云纹干涉法光学测量方法，发展了一种高温有氧加载光学测量系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温有氧加载光学测量系统，以实现高温有氧环境下航空航天工程领域高温材料及结构的力学性能测试。

本发明的技术方案如下：

一种高温有氧加载光学测量系统，含有加载系统、高温炉、数据采集与处理系统、气压泵、控制及显示系统；所述的控制及显示系统包括温度控制及记录仪、氧压控制器、力显示器、步进电机控制器和步进电机驱动器；所述的加载系统包括步进电机、带螺纹的连接杆、力传感器、波纹管、移动试件夹持杆、固定试件夹持杆和加载架；带螺纹的连接杆的一端与步进电机的输出轴连接，连接杆的另一端与传感器的上端连接，传感器的下端与移动试件夹持杆相连；所述的两端带有法兰的波纹管与高温炉通过法兰密封连接，移动试件夹持杆固定在波纹管法兰上；步进电机控制器通过信号线依次与步进电机驱动器和步进电机相连。所述的高温炉包括第一石英玻璃观察窗、第二石英玻璃观察窗、密封盖和手柄，在该炉内放置氧压传感器、温度传感器和试件，力传感器通过信号线与力显示器相连；氧压传感器通过气压泵与氧压控制器相连；温度传感器与温度控制及记录仪相连；所述的数据采集与处理系统包括计算机和CCD相机，通过CCD相机记录不同载荷下试件表面的变形图像，将变形图像输入计算机内进行处理。

本发明的技术特征还在于：所述的加载系统还包括导向机构，导向机构通过锁紧螺母与带螺纹的连接杆相连，该导向机构是由滑块和导块组成，滑块沿加载架上下滑动。

所述的控制及显示系统中的温度控制及记录仪、氧压控制器、力显示器、步进电机控制器和步进电机驱动器被封装在一个箱内。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明通过模拟航天航空领域高温材料及结构的实际工作环境，结合数字图像相关和云纹干涉光学测量方法，建立一种研究航天航空领域材料和结构的力学性能、变形状态以及破坏机理的高温有氧加载光学测量系统。该系统操作简单、可以实现不同温度、不同氧压及保护气环境下高温材料和结构的变形行为研究。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图。

图2为本发明的高温炉和数据采集与处理系统匹配图。

图3为本发明的导向机构的结构示意图。

图4为图3的A-A的剖视图。

图中：1-加载系统；2-高温炉；3-数据采集与处理系统；4-气压泵；5-控制及显示系统；6-温度控制及记录仪；7-氧压控制器；8-力显示器；9-步进电机控制器；10-步进电机驱动器；11-步进电机；12-带螺纹的连接杆；13-锁紧螺母；14-导向机构；15-力传感器；16-带冷却液进出口的连接杆；17-波纹管；18-移动试件夹持杆；19-氧压传感器；20-温度传感器；21-试件；22-固定试件夹持杆；23-加载架；24-计算机；25-CCD相机；26-第一石英玻璃观察窗；27-第二石英玻璃观察窗；28-密封盖；29-手柄；30-滑块；31-导块螺母；32-侧柱。

具体实施方式

现结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。