[发明专利]断层扫描的材料多场耦合性能在线表征装置、系统及方法

权利要求书

1.一种基于断层扫描的材料多场耦合性能在线表征装置，其特征在于，包括多场模拟机构(3)，所述多场模拟机构(3)上设置有外场加载机构(5)、外力加载机构(2)以及数据采集机构(4)，所述外力加载机构(2)与传动机构(1)连接，

所述多场模拟机构(3)包括上下两个多场模拟炉盖(31)，两个所述多场模拟炉盖(31)之间形成密封的多场模拟炉腔(32)。

2.根据权利要求1所述的一种基于断层扫描的材料多场耦合性能在线表征装置，其特征在于，所述外场加载机构(5)包括使射线透入所述多场模拟炉腔(32)内的射线透过窗口(51)，所述射线透过窗口(32)设置在两个所述多场模拟炉盖(31)的连接处，所述多场模拟炉盖(31)上设置有模组挂载窗(52)，所述模组挂载窗(52)内壁上设置有聚焦到所述多场模拟炉腔(32)几何中心处的石英灯(53)。

3.根据权利要求2所述的一种基于断层扫描的材料多场耦合性能在线表征装置，其特征在于，所述外场加载机构(5)还包括设置在所述多场模拟炉盖(31)上的气体通道(54)。

4.根据权利要求1所述的一种基于断层扫描的材料多场耦合性能在线表征装置，其特征在于，所述外力加载机构(2)包括分别穿过上下两个所述多场模拟炉盖(31)伸入至所述多场模拟炉腔(32)几何中心处的的水冷却上夹具(21)和水冷却下夹具(22)，所述水冷却上夹具(21)可上下移动。

5.根据权利要求4所述的一种基于断层扫描的材料多场耦合性能在线表征装置，其特征在于，所述水冷却上夹具(21)的顶部通过丝杠运动套筒(23)与加载运动块(24)连接，所述加载运动块(24)设置在所述滚珠丝杠螺母(25)上，所述滚珠丝杠螺母(25)上下移动设置在传动丝杠(26)上，所述传动丝杠(26)的自由端伸入所述丝杠运动套筒(23)内，所述多场模拟炉盖(31)上位于所述传动丝杠(26)的四周设置有直线导轨(27)，所述加载运动块(24)的端部通过直线轴承(28)在所述直线导轨(27)上上下滑动。

6.根据权利要求5所述的一种基于断层扫描的材料多场耦合性能在线表征装置，其特征在于，所述传动机构(1)包括与所述传动丝杠(26)连接减速器(11)，所述减速器(11)与电机(12)连接。

7.根据权利要求1所述的一种基于断层扫描的材料多场耦合性能在线表征装置，其特征在于，所述多场模拟炉盖(31)的两侧分别设置有冷却水进水口(33)和冷却水出水口(34)，所述冷却水进水口(33)通过蛇形排布的冷却水管道(35)与所述冷却水出水口(34)连通。

8.根据权利要求4所述的一种基于断层扫描的材料多场耦合性能在线表征装置，其特征在于，所述水冷却上夹具(21)的两侧分别设置有夹具冷却水入口(36)和夹具冷却水出口(37)，所述夹具冷却水入口(36)与竖直水流通道(38)连通，所述竖直水流通道(38)与一U型水流通道(39)的底部连通，所述U型水流通道(39)开口朝上且其底部靠近所述水冷却上夹具(21)的自由端，所述U型水流通道(39)的顶端通过一环形水流通道(30)与所述夹具冷却水出口(37)连通。

9.一种基于断层扫描的材料多场耦合性能在线表征系统，其特征在于，包括权利要求1～8任意一项所述的在线表征装置，所述在线表征装置设置在基座(7)上，所述基座(7)上位于所述在线表征装置的两侧分别设置有辐射源(8)和图像重构数据采集屏(9)。

10.一种基于断层扫描的材料多场耦合性能在线表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将柱状的试件夹持在所述水冷却上夹具(21)和所述水冷却下夹具(22)之间，然后将上下两个多场模拟炉盖(31)进行连接，并将射线透过窗口(51)连接在多场模拟炉盖(31)上，最后将水冷却上夹具(21)与加载段的加载运动块(24)连接，并将螺栓紧固到指定力矩；

S2、对设备通入冷却水检查是否有渗漏，对设备的气体的管路涂上一层肥皂水，并观察气体管路是否有渗漏；检查保压气阀、安全气阀能否正常动作；检查管路的管路电子流量计(62)、气体压力阀能否正常与控制器(65)保持通讯，随后对系统通入化学气氛进行实际检测，观察各个零部件是否仍然正常运作，当各设备正常运行，则撤去化学气氛实际检测结束；

S3、控制机械系统运动，通过控制系统控制器(65)向电机(12)发出驱动加载信号，检查控制系统通信是否正常；所述装置的机械零部件上是否存在失效或者危险的零件损伤；电机(12)、齿轮减速器(11)、直线导轨(27)上的加载运动块(24)有无堵转、异常的噪音、明显地振动与转动不对中现象；如果存在异常的部分则停止试验进行检修，如果机械系统一切正常，对机械系统做出加载前的齿隙消除处理；

S4、打开石英灯(53)加热系统，进入低温聚焦检查状态，逐个打开与观察低功率下石英灯(53)的聚焦光斑是否聚集在材料的中心处；如有微小的偏移，调整石英灯紧固件使其聚焦光斑向中心处靠近；当石英灯(53)聚焦中心调整完成后，对石英灯测温与控制系统做基本测试，检查闭环控制系统是否工作；

S5、上述检查完成后，对整体设备做出冷X光检测，并对其运转状态做检查；

S6、再次通入冷却水与化学气氛，先用石英灯(53)指定负载的功率50％对试件进行加热，观察设备是否正常工作，然后再用额定负载的功率100％对试验件加热，加热到指定温度时认为加热完成，并通过控制器保证加热温度动态地保持在额定的温度处；

S7、打开传动机构(1)，逐渐对试验件拉伸，直到加载系统达到指定载荷或者加载距离；

S8、关闭各分系统，取下试样，分析实验结果。