[发明专利]一种超高压多场耦合应力-应变材料表征设备及方法

说明书

本发明提供了一种超高压多场耦合应力‑应变材料表征设备及方法，其中设备包括：压力试验机，包括移动台板、上承压板、底座以及下承压板，上承压板内设有通至下表面的探头容置腔，并在开口处设有第一晶体锥台，下承压板内设有探头容置腔，并在开口处设有第二晶体锥台；第一探头单元和第二探头单元，分别包括超声波探头、激光探头、可见光探头、红外探头、紫外探头、电磁波探头、放射性射线探头中的至少一种，两个单元的探头分别设置在上承压板和下承压板的探头容置腔内，并分别紧贴第一晶体锥台和第二晶体锥台地相向安装。本发明在对材料进行压力测试的过程中，能同步实现一种或多种物理信号的组合测试，而且还可以实现超高压条件下的材料测试。

技术领域

本发明涉及材料测试技术领域，具体涉及一种超高压多场耦合应力-应变材料表征设备及方法。

背景技术

对材料的力学性能和物理性质的检测是材料科学领域的基础部分之一，人们开发了多种物理探测手段如超声波、激光、可见光、红外、紫外、电磁波、放射性射线等方法，但是这些测试目前大多局限于单一手段的静态测试，多种手段耦合测试的方案比较少见，尤其是在材料经受拉压力负荷等动态载荷条件下，同步进行其他物理方法的探测，还没有系统化的报道，也没有专用的相关设备。但是，动态载荷往往是材料及器件的实际应用工况，可见在模拟工况条件下进行性能测试具有非常重要的意义。而且在应力-应变载荷条件下进行多种测试，对于超声波、激光、可见光、红外、紫外、电磁波、放射性射线等物理方法本身，也有很好的研究价值，因此，此类设备及检测方法是很有必要的。

目前，在动态下多场耦合检测的方案仅有一些少量、简单的报道，如中国专利CN101915807A公开了一种非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置，该装置通过测试非金属材料破坏过程中超声波波速的变化，从而测试非金属材料破坏过程。由于该装置仅针对非载荷材料在破坏过程中的超声性质，不具有一般检验检测的普适性，因此，不能拓展为采用其他多种物理探测手段的检测装置及方法。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种超高压多场耦合应力-应变材料表征设备。

本发明提供了一种超高压多场耦合应力-应变材料表征设备，具有这样的特征，包括：压力试验机，包括可升降的移动台板、安装在移动台板上的上承压板、底座、以及安装在底座上的下承压板，上承压板的内部设有通至下表面的探头容置腔，并且该探头容置腔的下端开口处安装有第一晶体锥台，下承压板的内部设有通至上表面的探头容置腔，并且该探头容置腔的上端开口处安装有第二晶体锥台；以及第一探头单元和第二探头单元，分别包括超声波探头、激光探头、可见光探头、红外探头、紫外探头、电磁波探头、放射性射线探头中的至少一种，第一探头单元和第二探头单元的探头分别设置在上承压板的探头容置腔和下承压板的探头容置腔内，并分别紧贴第一晶体锥台和第二晶体锥台地相向安装，其中任一探头单元的探头用于发射物理测试信号，另一探头单元的相应探头用于采集相应的物理测试信号。

在本发明提供的超高压多场耦合应力-应变材料表征设备中，还可以具有这样的特征：第一探头单元的探头和第一晶体锥台的接触面之间及第二探头单元的探头和第二晶体锥台的接触面之间涂有耦合剂以减少界面效应。

在本发明提供的超高压多场耦合应力-应变材料表征设备中，还可以具有这样的特征：上承压板和下承压板均包括相连的套筒部和板体部，上承压板的套筒部通过上承压板接头安装在移动台板上，上承压板的板体部连接在套筒部的下端，并且板体部的中心开设有上下贯通且对应套筒部内腔的阶梯孔，下承压板的套筒部通过下承压板接头安装在底座上，下承压板的板体部连接在套筒部的上端，并且板体部的中心开设有上下贯通且对应套筒部内腔的阶梯孔；第一晶体锥台的大径端嵌装在上承压板的阶梯孔的下端，第一晶体锥台的小径端凸出于上承压板的板体部的下表面且用于试验时直接向材料样品施压，第二晶体锥台的大径端嵌装在下承压板的阶梯孔的上端，第二晶体锥台的小径端凸出于下承压板的板体部的上表面且用于承载材料样品。