一種高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)溫度測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)溫度測量裝置，包括圓柱形拉伸試驗(yàn)件、拉伸試驗(yàn)機(jī)卡頭、紅外輻射陣列、測溫?zé)犭娕冀z、熱電偶端部測溫點(diǎn)、耐高溫絕緣套管、拉力彈簧、雙槽定滑輪、計(jì)算機(jī)、大功率移相電壓控制器和輕質(zhì)高溫隔熱板。該裝置能夠應(yīng)用在高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中，當(dāng)圓柱形試驗(yàn)件直徑不斷減小甚至產(chǎn)生徑縮大變形的過程中，也能夠可靠地記錄圓柱形拉伸試驗(yàn)件表面溫度的動(dòng)態(tài)變化，獲得航空航天材料在快速時(shí)變熱環(huán)境下的強(qiáng)度極限等關(guān)鍵表征參數(shù)，為確定航空航天材料在快速動(dòng)態(tài)熱環(huán)境下的承載能力提供重要試驗(yàn)依據(jù)。
【專利說明】一種高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)溫度測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)溫度測量裝置，屬于金屬材料高 溫特性試驗(yàn)領(lǐng)域，該裝置在金屬材料高溫拉伸試驗(yàn)中，當(dāng)圓柱形試驗(yàn)件直徑不斷減小甚至 產(chǎn)生徑縮大變形的過程中，也能夠可靠地記錄下試驗(yàn)件表面溫度的動(dòng)態(tài)變化，為獲得航空 航天材料在快速時(shí)變熱環(huán)境下的強(qiáng)度極限等關(guān)鍵參數(shù)提供重要的試驗(yàn)手段。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前導(dǎo)彈等高速飛行器的速度越來越快，機(jī)動(dòng)性能越來越強(qiáng)。為了突破反導(dǎo)系統(tǒng)， 高速飛行器會(huì)突然爬升、轉(zhuǎn)向或采取"蛇"形機(jī)動(dòng)方式，達(dá)到規(guī)避反導(dǎo)武器打擊的目的；為了 反攔截，高速飛行器還會(huì)進(jìn)行高機(jī)動(dòng)變軌，使彈道變得不可預(yù)測。同時(shí)高速飛行時(shí)的氣動(dòng)加 熱現(xiàn)象非常嚴(yán)重，導(dǎo)致了高速飛行器表面的熱環(huán)境歷程十分復(fù)雜，變化速度非?？?。
[0003] 因此為了保證高速飛行器的安全可靠性，必須對(duì)航空航天材料進(jìn)行熱強(qiáng)度試驗(yàn)。 而在通過拉伸試驗(yàn)（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4338-2006,金屬材料高溫拉伸試驗(yàn)方 法）確定航空航天材料的高溫?cái)嗔褟?qiáng)度時(shí)，需要模擬飛行過程中的快速變化的加熱環(huán)境， 同時(shí)施加拉伸載荷，以獲得材料在高速時(shí)變熱環(huán)境下的強(qiáng)度極限等關(guān)鍵表征參數(shù)，該項(xiàng)工 作對(duì)于航空航天材料的可靠性評(píng)定、壽命預(yù)測以及高速飛行器的安全設(shè)計(jì)具有非常重要的 意義。
[0004] 在進(jìn)行金屬材料高溫拉伸試驗(yàn)（中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4338-2006,金屬 材料高溫拉伸試驗(yàn)方法）時(shí)，材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)圓柱形試驗(yàn)件施加軸向拉伸載荷，從拉伸開始 至試驗(yàn)件被拉斷的過程如圖1所示。當(dāng)拉伸載荷不斷增加，試驗(yàn)件中部的直徑不斷減小，最 后發(fā)生斷裂，由斷裂點(diǎn)的載荷參數(shù)可以獲得圓柱形試驗(yàn)件的斷裂強(qiáng)度參數(shù)。
[0005] 為了獲得材料的熱強(qiáng)度參數(shù)，在加熱和加載同時(shí)進(jìn)行的熱/載聯(lián)合試驗(yàn)環(huán)境中， 必須將圓柱形試驗(yàn)件中部的表面溫度準(zhǔn)確測量出來。但是，由于加載后試驗(yàn)件中部的直徑 不斷減?。ㄈ鐖D1所示），試驗(yàn)件縱向和徑向都將產(chǎn)生非常大的的變形，在試驗(yàn)件斷裂前還 會(huì)出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，此時(shí)試驗(yàn)件的變形更為嚴(yán)重，而在試驗(yàn)件表面產(chǎn)生大變形的情況下能將 其表面溫度的動(dòng)態(tài)變化準(zhǔn)確地測量出來的工作非常困難。一般溫度測量方法主要有"非接 觸式"測量和"接觸式"測量。
[0006] "非接觸式"激光測溫方法可遠(yuǎn)離對(duì)高溫物體表面進(jìn)行溫度測量，但是由于本發(fā)明 所述的試驗(yàn)件近旁有密集排列的加熱陣列給試驗(yàn)件加熱，試驗(yàn)件表面的溫度變化信息受到 加熱陣列發(fā)出的強(qiáng)光的阻隔和遮蔽，外部激光束無法直接照射到試驗(yàn)件的熱表面，因此使 用非接觸式激光測溫方法不能夠獲得由強(qiáng)光所包圍的試驗(yàn)件表面的溫度信號(hào)。
[0007] "接觸式"溫度測量方法一般將測溫傳感器通過粘接、焊接或壓接的方法固定在 試驗(yàn)件的外表面上，通過測溫傳感器與試驗(yàn)件表面的緊密接觸來獲取試驗(yàn)件表面的溫度信 息。若將測溫傳感器粘接在拉伸試驗(yàn)件表面，由于拉伸試驗(yàn)件的直徑不斷減小，粘接處在高 溫大變形的情況下，會(huì)出現(xiàn)開膠現(xiàn)象，造成測量失?。蝗魧y溫?zé)犭娕嫉亩瞬奎c(diǎn)焊在圓柱形 試驗(yàn)件中部的表面上，雖然在試驗(yàn)開始時(shí)可以很好地測得試驗(yàn)件的表面溫度，但是當(dāng)試驗(yàn) 件中部出現(xiàn)頸縮大變形時(shí)，其直徑減少到僅為原直徑的幾分之一（見圖1(C))，且試驗(yàn)件中 部在長度方向的變形也很大，因此測溫?zé)犭娕级瞬康暮附狱c(diǎn)處在大變形下常常會(huì)出現(xiàn)焊點(diǎn) 開焊脫離現(xiàn)象，造成測量失?。蝗绻捎脡航臃椒▽y溫?zé)犭娕级瞬烤o壓在圓柱形試驗(yàn)件 中部的表面上（該方法在對(duì)于平面試驗(yàn)件的溫度測量十分有效），但是對(duì)圓柱形拉伸試驗(yàn) 件而言，表面呈園弧狀，靠壓緊力將測溫?zé)犭娕级瞬康膱A形焊點(diǎn)穩(wěn)定地壓接在曲面上的工 作非常困難，稍有偏差將會(huì)出現(xiàn)測溫傳感器端部滑動(dòng)錯(cuò)位，由于試驗(yàn)中圓柱形試驗(yàn)件的直 徑在不斷地產(chǎn)生變形，直徑不斷減小，曲率增大，一旦產(chǎn)生滑動(dòng)將會(huì)引起接觸不良，造成測 量失敗。
[0008] 金屬熱電偶作為測溫傳感器12使用時(shí)，其兩根測溫?zé)犭娕冀z12A、12B的端部需要 焊接在一起，傳統(tǒng)的方法如圖2所示先將A熱電偶絲12A和B熱電偶絲12B絞繞在一起， 且A熱電偶絲12A與B熱電偶絲12B的測溫端焊接在一起，使其端部形成圓珠形狀的圓點(diǎn) 12C。之后再將未焊部分的兩根熱電偶絲反向旋開，留下帶有兩根拖尾形的熱電偶測溫傳感 器。但是，將使用傳統(tǒng)方法制成的熱電偶套裝圓柱形拉伸試驗(yàn)件1上時(shí)，其熱電偶端部測溫 點(diǎn)5與圓柱形拉伸試驗(yàn)件1的結(jié)合處如圖2所示會(huì)產(chǎn)生縫隙，由于貼合不緊將會(huì)引起測溫 誤差。
[0009] 因此，必須設(shè)計(jì)一種高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)溫度測量裝置，使測溫傳感 器在圓柱形拉伸試驗(yàn)件直徑不斷減小甚至產(chǎn)生徑縮大變形的過程中，也能使測溫傳感器端 部與圓柱形試驗(yàn)件表面可靠地接觸，準(zhǔn)確記錄下試驗(yàn)件表面溫度的動(dòng)態(tài)變化。該溫度測量 裝置對(duì)于獲得航空航天材料在快速變化的熱環(huán)境下的強(qiáng)度極限等關(guān)鍵參數(shù)，以及航空航天 材料的可靠性評(píng)定、壽命預(yù)測和高速飛行器的安全設(shè)計(jì)具有非常重要實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸 試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)溫度測量裝置，能夠在進(jìn)行高溫拉伸試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)試驗(yàn)件受力后試驗(yàn)件中部的 截面積不斷變小，斷裂處附近產(chǎn)生極大的徑縮變形的惡劣情況下，其它表面溫度測量方法 難于準(zhǔn)確地獲得圓柱形拉伸試驗(yàn)件表面的溫度時(shí)，可靠地記錄下處于劇烈變形中的圓柱形 拉伸試驗(yàn)件表面溫度的動(dòng)態(tài)變化，獲得圓柱形拉伸試驗(yàn)件在熱時(shí)變環(huán)境下的強(qiáng)度極限等關(guān) 鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，為研究航空航天材料和結(jié)構(gòu)在快速時(shí)變熱環(huán)境下的承載能力和可靠性設(shè)計(jì)提 供重要依據(jù)。
[0011] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一種高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中的動(dòng) 態(tài)溫度測量裝置，包括：圓柱形拉伸試驗(yàn)件、拉伸試驗(yàn)機(jī)卡頭、紅外輻射陣列、測溫?zé)犭娕?絲、熱電偶端部測溫點(diǎn)、耐高溫絕緣套管、拉力彈簧、雙槽定滑輪、計(jì)算機(jī)、大功率移相電壓 控制器、輕質(zhì)高溫隔熱板；所述圓柱形拉伸試驗(yàn)件被卡裝在兩個(gè)拉伸試驗(yàn)機(jī)卡頭之間，兩排 紅外輻射熱源陣列對(duì)稱安裝在圓柱形拉伸試驗(yàn)件的中部區(qū)域，按照試驗(yàn)要求溫度對(duì)圓柱形 拉伸試驗(yàn)件進(jìn)行加熱，兩根測溫?zé)犭娕冀z的頂端被壓成楔形，并通過點(diǎn)焊形成熱電偶端部 測溫點(diǎn)，兩根測溫?zé)犭娕冀z被套裝在圓柱形拉伸試驗(yàn)件的軸向的中部，由拉力彈簧產(chǎn)生拉 緊力，將測溫?zé)犭娕冀z的感溫部繞緊固定在圓柱形拉伸試驗(yàn)件的表面上，通過雙槽定滑輪 使測溫?zé)犭娕冀z轉(zhuǎn)變方向，測溫?zé)犭娕冀z與計(jì)算機(jī)連接，對(duì)熱強(qiáng)度試驗(yàn)過程中圓柱形拉伸 試驗(yàn)件的表面溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)測量，計(jì)算機(jī)根據(jù)所獲得的圓柱形拉伸試驗(yàn)件的表面溫度，通 過大功率移相電壓控制器調(diào)整紅外輻射陣列上的電壓和加熱功率，實(shí)時(shí)模擬導(dǎo)彈飛行中的 動(dòng)態(tài)熱環(huán)境。
[0012] 將兩根熱電偶絲的前端壓成對(duì)稱契合的斜截面形狀，通過壓焊形成直徑均一的熱 電偶端部測溫點(diǎn)，由于沒有凸起部分和直徑一致，使熱電偶絲的前端部測溫點(diǎn)處能夠與圓 柱形拉伸試驗(yàn)件緊密接觸。避免了傳統(tǒng)的將兩根熱電偶絲的前端絲絞繞在一起，采用點(diǎn)焊 使其端部形成圓珠形狀之后反向旋開的方法，會(huì)出現(xiàn)的測溫?zé)犭娕记岸伺c圓柱形拉伸試驗(yàn) 件結(jié)合部產(chǎn)生的縫隙，而引起的的測溫誤差。從而能夠在試驗(yàn)中準(zhǔn)確可靠地獲得高溫拉伸 過程中圓柱形拉伸試驗(yàn)件表面溫度的動(dòng)態(tài)變化。
[0013] 進(jìn)一步的，為了能在圓柱形拉伸試驗(yàn)件直徑不斷變化的惡劣情況下保證試驗(yàn)件表 面溫度測量的可靠性，所述高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)溫度測量裝置安裝一對(duì)拉力彈 簧以產(chǎn)生對(duì)稱的拉緊力，將測溫?zé)犭娕冀z的感溫部拉緊固定在圓柱形拉伸試驗(yàn)件的表面 上，因此不論在拉伸加載試驗(yàn)中當(dāng)圓柱形拉伸試驗(yàn)件的直徑如何減少變化，測溫?zé)犭娕冀z 前端的感溫部都會(huì)由于拉力彈簧產(chǎn)生的拉緊力與圓柱形拉伸試驗(yàn)件的表面緊密接觸，使測 溫?zé)犭娕冀z前端的感溫部測量得到用其它方法難于測得的圓柱形拉伸試驗(yàn)件的表面溫度 的動(dòng)態(tài)變化，甚至在圓柱形拉伸試驗(yàn)件產(chǎn)生軸向和徑向的大變形時(shí)，也能夠可靠地記錄下 試驗(yàn)件表面溫度的動(dòng)態(tài)變化。
[0014] 進(jìn)一步的，所述測溫?zé)犭娕冀z采用直徑為0.2?0.3mm的金屬熱電偶絲測溫，避免 測溫?zé)犭娕冀z的直徑太粗了不易彎曲，直徑太細(xì)了容易出現(xiàn)斷裂的問題。
[0015] 進(jìn)一步的，所述斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)的切口傾角α為15°?25°。 [0016] 進(jìn)一步的，所述高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)溫度測量裝置中對(duì)稱安裝的兩排 紅外福射陣列之間的距離為60mm?80mm，紅外福射陣列的垂直寬度為120mm?140mm，通 電后形成一個(gè)包圍圓柱形拉伸試驗(yàn)件中部區(qū)域的熱場。
[0017] 進(jìn)一步的，為了減小試驗(yàn)裝置的橫向空間，通過雙槽定滑輪分別對(duì)兩根測溫?zé)犭?偶絲改變方向，使試驗(yàn)裝置更加緊湊。
[0018] 本發(fā)明的原理：為解決在加熱和加載同時(shí)進(jìn)行的熱/載聯(lián)合試驗(yàn)中，當(dāng)圓柱形試 驗(yàn)件中部的縱向和徑向產(chǎn)生極大變形時(shí)，實(shí)時(shí)測量試驗(yàn)件表面溫度動(dòng)態(tài)變化測量的難題， 將兩根熱電偶絲的前端壓成斜截面契合形狀，再通過壓焊形成直徑均一的熱電偶套裝在圓 柱形拉伸試驗(yàn)件軸向的中部，由拉力彈簧產(chǎn)生拉緊力，將測溫?zé)犭娕冀z的感溫部固定在圓 柱形拉伸試驗(yàn)件的表面上，因此不論在拉伸加載試驗(yàn)中當(dāng)圓柱形拉伸試驗(yàn)件的直徑如何減 少變化，測溫?zé)犭娕冀z前端的感溫部都會(huì)由拉力彈簧產(chǎn)生的拉緊力與圓柱形拉伸試驗(yàn)件的 表面緊密接觸，使測溫?zé)犭娕冀z前端的感溫部能夠測量得到用其它方法難于測得的圓柱形 拉伸試驗(yàn)件的表面溫度的動(dòng)態(tài)變化，獲得航空航天材料在快速變化的熱環(huán)境下的強(qiáng)度極限 等關(guān)鍵表征參數(shù)，為研究航空航天材料在1?速熱沖擊環(huán)境下的承載能力提供重要依據(jù)。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：
[0020] (1)傳統(tǒng)的非接觸式激光測溫方法雖然可以遠(yuǎn)離高溫物體來對(duì)表面溫度進(jìn)行測 量，但是對(duì)于試驗(yàn)件近旁有密集排列的高溫?zé)嵩矗囼?yàn)件表面溫度信息受到加熱陣列發(fā)出 的強(qiáng)光的阻隔與遮蔽，外部激光束無法直接照射到試驗(yàn)件的熱面時(shí)，非接觸式激光測溫方 法不能夠適用。另外，由于從拉伸開始到斷裂過程中拉伸試驗(yàn)件直徑不斷減小，試驗(yàn)件表面 的縱向和橫向變形非常劇烈，若采用傳統(tǒng)的粘接或焊接的方法會(huì)引起粘接點(diǎn)或焊接點(diǎn)處脫 開的現(xiàn)象，造成測量失敗。若采用將測溫?zé)犭娕级瞬繅涸趫A柱形試驗(yàn)件表面上的壓接方法 時(shí)，由于圓柱形拉伸試驗(yàn)件表面呈園弧狀，靠壓力將測溫?zé)犭娕级瞬康膱A形焊點(diǎn)穩(wěn)定地壓 接在曲面上極為困難，并且試驗(yàn)中圓柱形試驗(yàn)件的直徑不斷減小，曲率增大，圓柱形試驗(yàn)件 的縱向和橫向都呈現(xiàn)一種不穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)變化狀態(tài)，而壓接點(diǎn)處稍有移動(dòng)將會(huì)出現(xiàn)測溫傳感 器端部脫離穩(wěn)定點(diǎn)，在曲面上滑動(dòng)，造成測量失敗。
[0021] 因此必須尋找新的實(shí)現(xiàn)方法來解決這一難題，為此本發(fā)明使用斜截面契合熱電偶 溫度傳感器4,斜截面契合熱電偶溫度傳感器4中的兩根熱電偶絲的測溫端被壓成斜截面 形狀并通過壓焊形成直徑相等的的測溫?zé)犭娕冀z，套裝在圓柱形拉伸試驗(yàn)件軸向的中部， 并由一對(duì)拉力彈簧產(chǎn)生對(duì)稱的拉緊力，將測溫?zé)犭娕冀z的感溫部拉緊固定在圓柱形拉伸試 驗(yàn)件的表面上，因此不論在拉伸加載試驗(yàn)中當(dāng)圓柱形拉伸試驗(yàn)件的直徑如何減少變化，測 溫?zé)犭娕冀z前端的感溫部都會(huì)由拉力彈簧產(chǎn)生的拉緊力與圓柱形拉伸試驗(yàn)件的表面緊密 接觸，使測溫?zé)犭娕冀z前端的感溫部測量得到用其它方法難于測得的圓柱形拉伸試驗(yàn)件的 表面溫度的動(dòng)態(tài)變化，甚至在圓柱形拉伸試驗(yàn)件產(chǎn)生徑縮大變形時(shí)，也能夠可靠地記錄下 圓柱形拉伸試驗(yàn)件的表面溫度。因此避免了由于試驗(yàn)件表面溫度信息受到加熱陣列發(fā)出的 強(qiáng)光的阻隔與遮蔽，使用非接觸式激光測溫方法不能夠獲得高溫?zé)岘h(huán)境中的由強(qiáng)光所包圍 的試驗(yàn)件表面溫度的缺點(diǎn)。同時(shí)也克服了采用粘接或點(diǎn)焊傳感器的方法時(shí)，當(dāng)圓柱形拉伸 試驗(yàn)件中部的直徑不斷減小，縱向和徑向變形非常大的情況下，出現(xiàn)的測溫點(diǎn)脫膠和開焊 引起的測量失敗。
[0022] (2)傳統(tǒng)的測溫?zé)犭娕贾谱鞣椒ㄈ鐖D2所示將兩根熱電偶絲的前端絲絞繞在一 起，采用點(diǎn)焊使其端部形成圓珠形狀，之后再將未焊部分的兩根熱電偶絲反向旋開，留下帶 有兩根拖尾形的熱電偶測溫傳感器。但是若將按傳統(tǒng)方法制成的熱電偶套裝圓柱形拉伸試 驗(yàn)件上時(shí)，其端部與圓柱形拉伸試驗(yàn)件結(jié)合處會(huì)產(chǎn)生縫隙，貼合不緊將引起測溫誤差。本發(fā) 明設(shè)計(jì)的斜截面契合熱電偶溫度傳感器4是將兩根熱電偶絲的前端壓成斜截面契合形狀， 再通過壓焊形成直徑均一的熱電偶端部測溫點(diǎn)，由于本發(fā)明中的測溫?zé)犭娕冀z的前端測溫 點(diǎn)處與熱電偶絲其它部分的直徑相同，沒有突起的部分，因此測溫點(diǎn)處能夠與圓柱形拉伸 試驗(yàn)件緊密接觸，克服了傳統(tǒng)方法制作的測溫?zé)犭娕记岸藴y溫部由于有縫隙和突起所引起 的測量誤差，因此能夠在試驗(yàn)中準(zhǔn)確可靠地獲得高溫拉伸過程中圓柱形拉伸試驗(yàn)件表面溫 度的動(dòng)態(tài)變化。
[0023] (3)將本發(fā)明設(shè)計(jì)的預(yù)緊力測溫部分安裝在現(xiàn)有拉伸試驗(yàn)機(jī)上，使得預(yù)緊力測溫 部分結(jié)構(gòu)簡潔、可靠性好，且占用空間小，在結(jié)合現(xiàn)有拉伸試驗(yàn)機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能上，解決了傳 統(tǒng)測溫失效的技術(shù)問題，為研究航空航天材料在快速動(dòng)態(tài)熱環(huán)境下的承載能力提供了重要 的試驗(yàn)測試手段，對(duì)航空航天材料的可靠性評(píng)定、壽命預(yù)測和安全設(shè)計(jì)具有非常重要應(yīng)用 價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中圓柱形拉伸試驗(yàn)件的形貌變化示意圖。
[0025] 圖2是傳統(tǒng)熱電偶溫度傳感器的生成和使用示意圖。
[0026] 圖3是本發(fā)明高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)溫度測量裝置示意圖。
[0027] 圖3A是在本發(fā)明高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中斜截面契合熱電偶溫度傳感器與圓柱 形拉伸試驗(yàn)件、紅外輻射陣列之間的安裝放大示意圖。
[0028] 圖3B是本發(fā)明斜截面契合熱電偶溫度傳感器中兩根熱電偶絲的端面剖示圖。
[0029] 圖3C是本發(fā)明斜截面契合熱電偶溫度傳感器中兩根熱電偶絲斜截面契合后的結(jié) 構(gòu)圖。
[0030] 圖3D是本發(fā)明斜截面契合熱電偶溫度傳感器與圓柱形拉伸試驗(yàn)件緊密貼合的結(jié) 構(gòu)圖。
[0031] 圖3E是在高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中本發(fā)明斜截面契合熱電偶溫度傳感器與圓柱 形拉伸試驗(yàn)件的形貌變化示意圖。
[0032] 圖4是本發(fā)明中雙槽定滑輪的結(jié)構(gòu)圖。
[0033] 圖5為不同快速加熱溫度下拉伸試驗(yàn)件表面的預(yù)設(shè)曲線和熱控結(jié)果。
[0034] 圖6為硬鋁合金材料在快速加熱溫度下的拉伸載荷-位移曲線。
[0035] 圖7為高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)件在不同溫度下的斷口照片。
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 一種高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)溫度測量裝置，所述高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)是 在拉伸試驗(yàn)機(jī)上完成的；其特征在于包括：圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)、拉伸試驗(yàn)機(jī)卡頭（2)、紅 外輻射陣列（3)、斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)、熱電偶端部測溫點(diǎn)（5)、耐高溫絕緣套 管（6A、6B)、拉力彈簧（7A、7B)、雙槽定滑輪（8)、計(jì)算機(jī)（9)、大功率移相電壓控制器（10) 和輕質(zhì)高溫隔熱板（11);所述圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)被卡裝在兩個(gè)拉伸試驗(yàn)機(jī)卡頭（2)之 間，兩排紅外輻射熱源陣列（3)對(duì)稱安裝在圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)的中部區(qū)域，按照試驗(yàn)要 求溫度對(duì)圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)進(jìn)行加熱，兩根斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)的頂端 被壓成斜截面形狀，并通過點(diǎn)焊形成熱電偶端部測溫點(diǎn)（5)，斜截面契合熱電偶溫度傳感器 (4)上套有耐高溫絕緣套管，兩根斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)被套裝在圓柱形拉伸 試驗(yàn)件（1)的軸向的中部，由拉力彈簧產(chǎn)生拉緊力，將斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)的 熱電偶端部測溫點(diǎn)（5)繞緊固定在圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)的表面上，通過雙槽定滑輪（8) 使斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)轉(zhuǎn)變方向，斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)與計(jì)算 機(jī)（9)連接，對(duì)熱強(qiáng)度試驗(yàn)過程中圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)的表面溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，計(jì)算 機(jī)（9)根據(jù)所獲得的圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)的表面實(shí)際溫度，通過大功率移相電壓控制器 (10)調(diào)整紅外輻射陣列（3)上的電壓和加熱功率，實(shí)時(shí)跟蹤模擬導(dǎo)彈飛行過程中的動(dòng)態(tài)熱 環(huán)境。將兩根斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)的前端壓成對(duì)稱契合的斜截面形狀，通過 壓焊形成直徑均一的熱電偶端部測溫點(diǎn)（5)，使斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)的前端 部測溫點(diǎn)（5)處能夠與圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)緊密接觸。避免傳統(tǒng)的將兩根測溫?zé)犭娕冀z (4)的前端絲絞繞在一起，采用點(diǎn)焊使其端部形成圓珠形狀之后反向旋開的方法，會(huì)出現(xiàn)的 測溫?zé)犭娕记岸耍?)與圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)結(jié)合部產(chǎn)生的縫隙從而引起的測溫誤差，以 保證試驗(yàn)中準(zhǔn)確可靠地獲得高溫拉伸過程中圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)的表面溫度動(dòng)態(tài)變化。 為了能在圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)直徑不斷變化的惡劣情況下保證試驗(yàn)件表面溫度測 量的可靠性，安裝一對(duì)拉力彈簧，使其產(chǎn)生對(duì)稱的拉緊力，將斜截面契合熱電偶溫度傳感器 (4)的感溫部拉緊固定在圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)的表面，因此不論在拉伸加載試驗(yàn)中當(dāng)圓 柱形拉伸試驗(yàn)件（1)的直徑如何減少變化，斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)前端的感溫 部都會(huì)由于拉力彈簧產(chǎn)生的拉緊力與圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)的表面緊密接觸，使斜截面契 合熱電偶溫度傳感器（4)前端的感溫部能夠測量得到用其它方法難于測得的圓柱形拉伸 試驗(yàn)件（1)的表面溫度的動(dòng)態(tài)變化，甚至在圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)產(chǎn)生軸向和徑向的大變 形時(shí)，也能夠可靠地記錄下圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)表面的溫度變化。 斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)由C熱電偶絲（4A)和D熱電偶絲（4B)組成；其中，C 熱電偶絲（4A)的測溫端端面為A斜切端面（4A1)，D熱電偶絲（4B)的測溫端端面為B斜切 端面（4B1)，將C熱電偶絲（4A)的A斜切端面（4A)與D熱電偶絲（4B)的B斜切端面（4B) 對(duì)接契合，經(jīng)焊接后形成斜截面契合部位（4C);所述的斜截面契合部位（4C)與C熱電偶絲 (4A)和D熱電偶絲（4B)共形為同直徑； 雙槽定滑輪（8)上設(shè)有A卡槽（8A)、B卡槽（8B)、連接柱（8C)，A卡槽（8A)用于放置 C熱電偶絲（4A)，B卡槽（8B)用于放置D熱電偶絲（4B)，通過連接柱（8C)的一端使雙槽定 滑輪（8)安裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)的基座上； 先將A拉力彈簧（7A)和B拉力彈簧（7B)的另一端固定在拉伸試驗(yàn)機(jī)的基座上；再在 斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)的C熱電偶絲（4A)的另一端上套接A耐高溫絕緣套管 (6A)，D熱電偶絲（4B)的另一端上套接B耐高溫絕緣套管（6B);再將A耐高溫絕緣套管 (6A)置于A卡槽（8A)中，B耐高溫絕緣套管（6B)置于B卡槽（8B)中；最后將C熱電偶絲 (4A)另一端連接在計(jì)算機(jī)（9)和A拉力彈簧（7A)的一端上，D熱電偶絲（4B)的另一端連 接在計(jì)算機(jī)（9)和B拉力彈簧（7B)的一端上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)溫度測量裝置，其特征 在于：斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)采用直徑為0. 2?0. 3_的金屬熱電偶絲，以克 服斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)的直徑過粗不易彎曲，斜截面契合熱電偶溫度傳感器 (4)直徑過細(xì)容易斷裂的問題。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)溫度測量裝置，其特征 在于：斜截面契合熱電偶溫度傳感器（4)的切口傾角α為15°?25°。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)溫度測量裝置，其特征 在于：為保證圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)中部區(qū)域溫度場的一致性和均勻性，對(duì)稱安裝的兩排 紅外福射陣列（3)之間的距離d 3為60mm?80mm，紅外福射陣列（3)的寬度h3為100mm? 120_，使紅外輻射陣列（3)通電后形成一個(gè)包圍圓柱形拉伸試驗(yàn)件（1)中部區(qū)域的熱場。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫?cái)嗔褟?qiáng)度拉伸試驗(yàn)中的動(dòng)態(tài)溫度測量裝置，其特征 在于：為減少試驗(yàn)裝置橫向所占據(jù)的空間，通過雙槽定滑輪（8)分別對(duì)兩根測溫?zé)犭娕冀z 轉(zhuǎn)變方向，使溫度測量裝置更加緊湊。
【文檔編號(hào)】G01N3/06GK104280294SQ201410545978
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】吳大方, 王岳武, 楊嘉陵, 高鎮(zhèn)同, 吳爽, 麥漢超 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)