一種高溫壓力同步施加方法
【專利摘要】本發(fā)明一種高溫壓力同步施加方法屬于結(jié)構(gòu)熱強度試驗領(lǐng)域。本方法通過采用金屬箔代替厚金屬板，用氣體壓力代替金屬平板分散集中載荷的壓力載荷施加方式，改進現(xiàn)用的高溫-壓力同步施加方法，提高了溫度場和壓力載荷的模擬精度，實現(xiàn)了溫度、壓力快速同步耦合施加。
【專利說明】一種高溫壓力同步施加方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種高溫壓力同步施加方法屬于結(jié)構(gòu)熱強度試驗領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于隔熱材料的隔熱性能受到溫度和表面壓力的影響，變化規(guī)律非線性，曲線外推誤差大，因此其隔熱性能測試要求在溫度和壓力環(huán)境下進行測試?，F(xiàn)在通用的試驗方法為:
[0003]選取200mmX 200mm或300mmX 300mm標(biāo)準(zhǔn)尺寸的測試材料平板試驗件,利用石英
燈加熱，利用壓梁或推桿加載機構(gòu)加力載荷。為使熱、力載荷均勻分布在試驗件表面，試驗通常采用采用厚度約5_的金屬平板放置在其受載面作為勻熱勻載板。但此類的試驗裝置在測試中存在以下問題:
[0004]a)與測試要求狀態(tài)差異大。采用金屬平板向測試材料平板試驗件表面?zhèn)鬟f熱、力載荷時，在初始狀態(tài)下可保證貼合較好，溫度場和壓力分布滿足要求，但由于在受到熱、力載荷作用下，隨著時間效應(yīng)的累積，所有測試材料平板試驗件和金屬平板會發(fā)生變形，從而在局部區(qū)域出現(xiàn)縫隙和過渡壓縮，造成不同區(qū)域溫度場和壓力大小不一致，與測試要求的均勻溫度場和均布壓力差異大。
[0005]b)熱流和溫升速率測試能力受限。由于金屬平板和加載結(jié)構(gòu)熱沉大，溫度場破壞嚴(yán)重。石英燈加熱條件下，金屬平板表面溫度平均升溫速率小于5°C /s，平均自然降溫速率小于0.5°C /S。受其影響，測試材料表面溫度可控性很差，溫度變化速率低，無法實現(xiàn)瞬態(tài)大熱流和大溫升速率的測試。
[0006]c)測試件易損傷或破壞。加載機構(gòu)加載不均勻、金屬平板高溫下變形或測試材料變形時，會在測試材料表面造成壓力分布不均，局部區(qū)域的壓力載荷超過材料承受極限容易引起測試材料局部損傷或整體破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的:通過采用金屬箔代替厚金屬板，用氣體壓力代替金屬平板分散集中載荷的壓力載荷施加方式，改進現(xiàn)在通用的高溫-壓力同步施加方法，提高溫度場和壓力載荷的模擬精度，實現(xiàn)溫度、壓力快速同步耦合施加。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種高溫壓力同步施加方法，其特征在于，該方法采取以下步驟:
[0009]I)準(zhǔn)備一個耐溫壓力容器，耐溫壓力容器內(nèi)部有活動隔板[4]能將其空腔分為兩個獨立部分空腔一 [2]和空腔二 [7]，空腔一 [2]內(nèi)壁面預(yù)留有加熱器的安裝座和氣壓調(diào)節(jié)口 [I];空腔一 [2]內(nèi)壁面預(yù)留有試驗件安裝平臺的安裝座[6]、氣壓調(diào)節(jié)口 [8];活動隔板[4]采用金屬箔制成；
[0010]2)準(zhǔn)備可調(diào)節(jié)高度的試驗件安裝平臺[6]、加熱器[3]；
[0011]3)打開耐溫壓力容器，取出活動隔板[4];將試驗件[5]及試驗件安裝平臺[6]固定在空腔二 [7]內(nèi)，調(diào)節(jié)試驗件[5]安裝位置，使試驗件[5]受載面比活動隔板[4]安裝面凸出Omm?20mm ;將加熱器[3]安裝在空腔[I]內(nèi)，確保加熱器[3]能加熱活動隔板[4]；安裝活動隔板[4]，能使空腔一 [2]和空腔二 [7]之間相互氣密獨立；
[0012]4)分別控制金屬容器空腔一 [2]和空腔二 [7]氣壓，使其壓差滿足試驗要求，并啟動加熱器[3]進行加熱。
[0013]本發(fā)明的有益效果，采用此方法相比于現(xiàn)在的試驗方法，其優(yōu)點為:
[0014]a)金屬箔隔膜受到力、熱載荷后，依靠金屬的延展性可很好地貼合測試材料表面，并隨其表面變形，使力、熱載荷傳遞損失小；
[0015]b)采用石英燈加熱時，金屬箔自身升溫速率可超過100°C /S，受熱之后可將熱量迅速傳遞至測試材料表面，溫度變化速率較高；
[0016]c)無論測試件表面如何變形，由氣壓產(chǎn)生的壓力載荷可保證測試區(qū)域內(nèi)各處力載
荷均一致。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是高溫壓力同步施加方法示意圖
[0018]I是空腔一的氣壓調(diào)節(jié)口，2是空腔一，3是加熱器，4是活動隔板，5是測試材料平板試驗件，6是試驗件安裝平臺，7是空腔二，8是空腔二的氣壓調(diào)節(jié)
【具體實施方式】
[0019]發(fā)明原理:針對現(xiàn)在通用的試驗方法中金屬平板在勻熱勻載時產(chǎn)生的與測試要求狀態(tài)差異大，熱流和溫升速率測試能力受限，測試件易損傷或破壞等問題，提出了利用金屬箔代替厚金屬板，用氣體壓力代替金屬平板分散集中載荷的壓力載荷施加方式。由于金屬箔隔膜厚度薄，熱沉小，熱導(dǎo)率高，當(dāng)試驗件加載面與之貼合良好時，金屬箔隔膜在加載面形成的附加熱沉和熱阻小，有利于熱量的傳遞與控制。
[0020]下面結(jié)合圖1對本發(fā)明進行詳細描述:
[0021]I)準(zhǔn)備一個耐溫壓力容器，耐溫壓力容器內(nèi)部有活動隔板[4]能將其空腔分為兩個獨立部分空腔一 [2]和空腔二 [7]，空腔一 [2]內(nèi)壁面預(yù)留有加熱器的安裝座和氣壓調(diào)節(jié)口 [I];空腔一 [2]內(nèi)壁面預(yù)留有試驗件安裝平臺的安裝座[6]、氣壓調(diào)節(jié)口 [8];活動隔板
[4]采用金屬箔制成；
[0022]2)準(zhǔn)備可調(diào)節(jié)高度的試驗件安裝平臺[6]、加熱器[3]；
[0023]3)打開耐溫壓力容器，取出活動隔板[4];將試驗件[5]及試驗件安裝平臺[6]固定在空腔二 [7]內(nèi)，調(diào)節(jié)試驗件[5]安裝位置，使試驗件[5]受載面比活動隔板[4]安裝面凸出Omm?20mm ;將加熱器[3]安裝在空腔[I]內(nèi)，確保加熱器[3]能加熱活動隔板[4]；安裝活動隔板[4]，能使空腔一 [2]和空腔二 [7]之間相互氣密獨立；
[0024]4)分別控制金屬容器空腔一 [2]和空腔二 [7]氣壓，使其壓差滿足試驗要求，并啟動加熱器[3]進行加熱
[0025]具體實施例
[0026]I)準(zhǔn)備一個耐溫壓力容器，耐溫壓力容器內(nèi)部有活動隔板[4]能將其空腔分為兩個獨立部分空腔一 [2]和空腔二 [7]，空腔一 [2]內(nèi)壁面預(yù)留有加熱器的安裝座和氣壓調(diào)節(jié)口 [I];空腔一 [2]內(nèi)壁面預(yù)留有試驗件安裝平臺的安裝座[6]、氣壓調(diào)節(jié)口 [8];活動隔板
[4]采用金屬箔制成；
[0027]2)準(zhǔn)備可調(diào)節(jié)高度的試驗件安裝平臺[6]、加熱器[3]；
[0028]3)打開耐溫壓力容器，取出活動隔板[4];將試驗件[5]及試驗件安裝平臺[6]固定在空腔二 [7]內(nèi)，調(diào)節(jié)試驗件[5]安裝位置，使試驗件[5]受載面比活動隔板[4]安裝面凸出Omm?20mm ;將加熱器[3]安裝在空腔[I]內(nèi)，確保加熱器[3]能加熱活動隔板[4]；安裝活動隔板[4]，能使空腔一 [2]和空腔二 [7]之間相互氣密獨立；
[0029]4)分別控制金屬容器空腔一 [2]和空腔二 [7]氣壓，使其壓差滿足試驗要求，并啟動加熱器[3]進行加熱。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫壓力同步施加方法，其特征在于，該方法采取以下步驟: 1)準(zhǔn)備一個耐溫壓力容器，耐溫壓力容器內(nèi)部有活動隔板[4]能將其空腔分為兩個獨立部分空腔一 [2]和空腔二 [7]，空腔一 [2]內(nèi)壁面預(yù)留有加熱器的安裝座和氣壓調(diào)節(jié)口[I];空腔一 [2]內(nèi)壁面預(yù)留有試驗件安裝平臺的安裝座[6]、氣壓調(diào)節(jié)口 [8];活動隔板[4]采用金屬箔制成； 2)準(zhǔn)備可調(diào)節(jié)高度的試驗件安裝平臺[6]、加熱器[3]； 3)打開耐溫壓力容器，取出活動隔板[4];將試驗件[5]及試驗件安裝平臺[6]固定在空腔二 [7]內(nèi)，調(diào)節(jié)試驗件[5]安裝位置，使試驗件[5]受載面比活動隔板[4]安裝面凸出Omm?20mm;將加熱器[3]安裝在空腔[I]內(nèi)，確保加熱器[3]能加熱活動隔板[4];安裝活動隔板[4]，能使空腔一 [2]和空腔二 [7]之間相互氣密獨立； 4)分別控制金屬容器空腔一[2]和空腔二 [7]氣壓，使其壓差滿足試驗要求，并啟動加熱器[3]進行加熱。
【文檔編號】G01N25/00GK103868944SQ201210528751
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月10日
【發(fā)明者】王 琦, 秦強, 王光周, 劉寧夫, 吳敬濤 申請人:中國飛機強度研究所