[发明专利]高温高应变率下钛合金材料应力应变曲线测试装置及方法

权利要求书

1.一种高温高应变率下钛合金材料应力应变曲线测试装置，其特征在于，包括：能量模块(1)、施力模块(2)、变形模块(3)、测量模块(4)和处理模块(5)；

所述能量模块(1)的第一输出端与所述变形模块(3)连接，用于为所述变形模块(3)提供第一脉冲电流，所述能量模块(1)的第二输出端与所述施力模块(2)连接，用于为所述施力模块(2)提供第二脉冲电流；

所述施力模块(2)用于在通入所述第二脉冲电流后产生脉冲电磁力；所述施力模块(2)为圆角矩形结构的亥姆霍兹线圈，包括：线圈骨架、线圈法兰、铜导线、铜电极、连接平台和第一紧固螺栓；所述铜导线缠绕在所述线圈骨架上，通过所述第一紧固螺栓将所述线圈法兰与所述线圈骨架固定，通过所述铜电极引出导线与所述第二脉冲电源相连；所述连接平台为U形凹槽式结构，用于连接构成亥姆霍兹线圈的两个子线圈，且其上部两侧具有用于固定钛合金试样的定位螺栓孔；

所述变形模块(3)用于在通入所述第一脉冲电流后对待测的钛合金试样进行预加热使其达到目标温度，并在所述脉冲电磁力的作用下使得待测的钛合金试样产生高速的拉伸变形；

所述测量模块(4)用于采集所述钛合金试样在拉伸变形过程中的应变和速度数据以及所述钛合金试样的温度数据；

所述处理模块(5)用于根据应变和速度数据以及温度数据获得高温高应变率下钛合金材料应力应变曲线。

2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述能量模块包括：第一脉冲电源和第二脉冲电源；

所述第一脉冲电源的输出端与所述变形模块(3)连接，用于为所述变形模块(3)提供第一脉冲电流；

所述第二脉冲电源的输出端与所述施力模块(2)连接，用于为所述施力模块(2)提供第二脉冲电流；

所述第一脉冲电流的脉宽大于所述第二脉冲电流的脉宽。

3.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述变形模块(3)包括：导电板、压边板和第二紧固螺栓；

工作时，在所述导电板和所述压边板之间设置钛合金试样，通过所述第二紧固螺栓将压边板、钛合金试样、导电板和所述连接平台固定；

所述第一脉冲电源通过所述导电板对钛合金试样放电，对钛合金试样进行预加热使其达到目标温度；

所述第二脉冲电源对亥姆霍兹线圈放电并产生同频率的脉冲磁场，且该脉冲磁场均匀作用于所述钛合金试样区域并产生脉冲电磁力使得钛合金试样发生高速的拉伸变形。

4.如权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述导电板为梯形导电板；所述梯形导电板的短边与第一脉冲电源的导线相连，所述梯形导电板的长边与钛合金试样相连。

5.如权利要求1-4任一项所述的测试装置，其特征在于，所述测量模块(4)包括：第一采集模块和第二采集模块；

所述第一采集模块设置在所述钛合金试样的侧方，用于在所述钛合金试样的拉伸变形过程中采集所述钛合金试样的应变和速度数据；

所述第二采集模块设置在所述钛合金试样的上方，用于检测所述钛合金试样上表面的中心温度并采集所述钛合金试样的温度数据。