CN112326451A - 一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，包括计算机、实验主机、拉伸夹具和加热***；拉伸夹具包括施加拉伸载荷的连接架、圆形加载板和试样夹持装置，圆形加载板包括两个凹形扇形盘和两个凸形扇形盘，圆形加载板沿圆周方向设置有矩形截面的环形凸台，环形凸台内侧壁均匀设置有定位凹槽，连接架上设置有定位凸缘齿，试样夹持装置设置有两个，分别设置在两个凸形扇形盘上；加热***包括电磁高温感应加热器、温度控制器和可伸缩式耐高温护罩，本发明可实现纯平面应变条件、可实现任意角度复合断裂强度检测及高温状态下的材料力学性能检测，本发明涉及材料力学性能检测技术领域。

Description

一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测装置及方法
技术领域
本发明涉及材料力学性能检测技术领域，更具体而言，涉及一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测装置及方法。
背景技术
在工程实际应用中，结构部件的受力方式通常是非常复杂的，如果以单一的断裂形式进行讨论断裂的结构，容易造成较大的结果偏差。在轧制、锻压、挤压等状态下，产品多处于复杂的加载状态，因此研究多轴应力状态下的材料断裂性能响应，对保证工程结构构件安全运行有很重要的工程意义。多轴应力状态对金属材料的延性、损伤机制以及失效模式有着重要的影响，如何对复合型加载下材料性能准确地测试及参数标定，就需要配备简易且可靠的试验工装设备，以对试件进行完整且***的力学性能测试，以保证试验材料属性测定的准确性。
近年来，许多研究学者常采用不同的拉伸试样在主要变形区获得不同的应力状态，随后通过比较试验结果与数值模拟结果完成参数的逆向标定。该方法将试样安装到传统的Arcan夹具上测试薄板材料性能时，都会引入平面外弯曲，即在拉伸/剪切试验中添加不希望出现的撕裂型裂纹成分，极大影响测试准确性，为了克服这种面外荷载，急需创造纯平面应变条件，消除受扭作用产生撕裂型断裂的加载条件；该装置的夹具采用圆盘形设计、对称性佳，且试样和夹具之间不需要接头，从而提供均匀的应力状态，从而产生纯粹的平面应变条件，并消除了以前版本的Arcan设备遭受扭转加载的条件，可测试试样的单轴强度、扭转强度或二者的组合。因此，改进的Arcan夹具有利于测试更大范围的载荷条件。但是夹具可调节的角度有限，并且不能测高温状态下的材料力学性能。因此，急需开发一种高温多轴受载全过程力学响应与断裂极限检测的装置及方法。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，提供一种可实现纯平面应变条件、可实现任意角度复合断裂强度检测及高温状态下的材料力学性能检测的高温多轴受载力学响应与断裂极限检测装置及方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，包括微机控制电子万能试验机和计算机，微机控制电子万能试验机与计算机相连接，其特征在于：所述微机控制电子万能试验机包括实验主机、设置在实验主机上的拉伸夹具和加热***；
所述实验主机包括垂直拉伸轴和下底座；
所述拉伸夹具包括施加拉伸载荷的连接架、圆形加载板和试样夹持装置，所述圆形加载板包括两个凹形扇形盘和两个凸形扇形盘，凸形扇形盘和凹形扇形盘交替设置，凸形扇形盘和凹形扇形盘两侧均设置有相互配合的可拆卸连接装置；
所述圆形加载板沿圆周方向设置有矩形截面的环形凸台，环形凸台内侧壁均匀设置有定位凹槽，所述连接架分为上连接架和下连接架，连接架一端与试验主机相连，另一端与圆形加载板的定位凹槽相连；
所述试样夹持装置设置有两个，分别设置在两个凸形扇形盘上；
所述加热***包括电磁高温感应加热器、温度控制器和可伸缩式耐高温护罩，电磁高温感应加热器和温度控制器之间通过导线连接，所述可伸缩式耐高温护罩的两端分别与两个凸形扇形盘的同侧相连接，电磁高温感应加热器设置于可伸缩式耐高温护罩上且位置与试样安装位置相对应。
进一步的，所述试样夹持装置包括双向丝杠、轴承端盖、两个压板和紧定孔，双向丝杠通过轴承与凸形扇形盘转动连接，两个压板对称设置在双向丝杠螺纹分界线的两侧，压板与双向丝杠螺纹连接，紧定孔设置在双向丝杠的一端。
进一步的，还包括DIC检测***，所述DIC检测***包括DIC控制***和DIC摄像***，DIC摄像***与DIC控制***相连接，DIC摄像***设置于试验主机的前方且相机正对试样安装位置，透过耐高温玻璃窗，对试验过程中的试样进行实时监测。
进一步的，凸形扇形盘或凹形扇形盘一侧设置有T形卡块，另一侧设置有T形卡槽，相邻的凸形扇形盘和凹形扇形盘通过T形卡块和T形卡槽相互配合，所述可拆卸连接装置包括设置于T形卡块和T型卡槽相互重合部分的螺纹孔和螺栓，相邻T形卡块和T形卡槽通过螺栓连接。
进一步的，所述上连接架和下连接架分别设置在试验主机的上端和下端，连接架包括固定端和夹持端，固定端与试验主机相连，夹持端设置有与环形凸台的定位凹槽相对应的定位凸缘齿，圆形加载板与连接架之间通过定位凹槽和定位凸缘齿啮合连接。
进一步的，所述环形凸台上设置有与定位凹槽相对应的刻度表盘。
进一步的，所述电磁高温感应加热器包括由外到内依次设置的隔热层、热辐射板和电磁线圈，电磁高温感应加热器设置于试样的一侧，电磁线圈呈环形包裹于试样被夹持部分与试样缺口部分之间，电磁高温感应加热器内设置有温度控制器，实时检测试样温度。
进一步的，所述试样夹持装置的一侧设置有与可伸缩式耐高温护罩配合的耐高温玻璃罩，另一侧设置有与可伸缩式耐高温护罩配合的电磁高温感应加热器，可伸缩式耐高温护罩的上下两部分采用弹性风琴式结构连接，能够随夹具任意角度变化，密封性好。
一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测方法，使用权利要求1至权利要求8任一所述一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，所述两个凸形扇形盘和两个凹形扇形盘分别为凸形扇形盘Ⅰ、凸形扇形盘Ⅱ、凹形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ；
所述方法包括：
S1、拉伸强度检测：
凸形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅰ之间栓接，凸形扇形盘Ⅱ和凹形扇形盘Ⅱ之间栓接，凸形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ之间、凸形扇形盘Ⅱ和凹形扇形盘Ⅰ之间不栓接；
上连接架和下连接架的固定端分别与试验主机的垂直拉伸轴的端部和下底座固定连接，上连接架和下连接架的夹持端分别与凹形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ的定位凹槽连接，上、下连接架的连线过圆形加载板的圆心且与两个试样夹持装置的连线共线，启动电磁高温感应加热器对试样进行加热，通过设置于电磁高温感应加热器中的温度控制器对试样温度进行监测，启动微机控制电子万能试验机，对试样进行高温拉伸力学性能测试；
S2、压缩强度检测：
将S1步骤中所述的凸形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ之间栓接，凸形扇形盘Ⅱ和凹形扇形盘Ⅰ之间栓接，凸形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅰ之间、凸形扇形盘Ⅱ和凹形扇形盘Ⅱ之间不栓接；
启动微机控制电子万能试验机，对试样进行高温压缩力学性能试验；
S3、剪切强度检测：
将S1或S2步骤中的圆形加载板沿顺时针或逆时针方向旋转90°，使上、下连接架的连线过圆形加载板的圆心且与两个试样夹持装置的连线垂直，不改变凸形扇形盘Ⅰ、凸形扇形盘Ⅱ、凹形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ之间的连接关系；
启动微机控制电子万能试验机，对试样进行高温剪切力学性能检测；
S4、拉-剪复合断裂强度检测：
将S1步骤中的圆形加载板顺时针或逆时针方向旋转任意锐角角度，且满足上连接架或下连接架的夹持端各自仅与凸形扇形盘Ⅰ、凸形扇形盘Ⅱ、凹形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ中的其中一个相连接；
或将S2中的圆形加载板沿逆时针旋转任意锐角角度，且满足上连接架或下连接架的夹持端各自仅与凸形扇形盘Ⅰ、凸形扇形盘Ⅱ、凹形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ中的其中一个相连接；
不改变凸形扇形盘Ⅰ、凸形扇形盘Ⅱ、凹形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ之间的连接关系；
启动微机控制电子万能试验机，对试样进行高温拉-剪复合断裂力学性能检测；
S5、压-剪复合断裂强度检测
将S2步骤中的圆形加载板沿顺时针旋转任意锐角角度，且满足上连接架或下连接架的夹持端各自仅与凸形扇形盘Ⅰ、凸形扇形盘Ⅱ、凹形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ中的其中一个相连接；
不改变凸形扇形盘Ⅰ、凸形扇形盘Ⅱ、凹形扇形盘Ⅰ和凹形扇形盘Ⅱ之间的连接关系；
启动微机控制电子万能试验机，对试样进行高温压-剪复合断裂力学性能检测；
S6、将S1至S5中所限定的圆形加载板的位置沿圆形加载板的圆心旋转180°，仍能满足相对应的断裂检测强度试验条件。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果为：
1、本发明在加热条件下对材料同时加载力，将拉伸机与加热***相配合，拉伸机的拉伸夹具与可伸缩式加热装置柔性连接，利用夹具夹紧试样，实现对材料加热的同时进行力的加载，并通过耐高温玻璃窗口拍摄加载过程，以图像的形式实施反馈力学性能及位移/应变场，有效避免试样性能测试单一等问题。
2、拉伸夹具结构简单、应用范围广，不仅能够测试试样纯剪切、拉伸单轴强度而且能测试试样拉-剪、压-剪混合多轴强度，测试范围角度无极可调、拆卸安装方便。可有效解决现有的测试夹具施加载荷条件范围小、温区窄、试样中力矩显著等存在的问题。
3、采用双向丝杠精准对中，防滑压板夹紧，可加载不同形状的试样，可广泛用于测试各种脆性或韧性材料的机械性能。
附图说明
下面将通过附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
图1为本发明检测装置结构示意图
图2为加热装置结构示意图；
图3为拉伸夹具的立体结构示意图；
图4为定位凸缘齿与定位凹槽的装配示意图；
图5为试样夹持装置结构示意图；
图6为圆形加载板结构示意图；
图7为凹型扇形盘结构示意图；
图8为凸形扇形盘结构示意图；
图9为拉伸强度检测结构示意图；
图10为压缩强度检测结构示意图；
图11、图12为剪切强度检测结构示意图；
图13、图14、图15为拉-剪复合强度检测结构示意图；
图16为压-剪复合强度检测结构示意图。
图中：1为试验主机，11为垂直拉伸轴，12为下底座，2为拉伸夹具，3为加热***，31为电磁高温感应加热器，32为温度控制器，33为可伸缩式耐高温护罩，4为连接架，41为上连接架，42为下连接架，43为固定端，44为夹持端，45为定位凸缘齿，5为圆形加载板，51为凹型扇形盘，511为凹型扇形盘Ⅰ，512为凹型扇形盘Ⅱ，52为凸型扇形盘，521为凸型扇形盘Ⅰ，522为凸型扇形盘Ⅱ，53为螺栓孔，54为环形凸台，55为定位凹槽，56为T形卡块，57为T形卡槽，58为定位销，6为试样夹持装置，61为双向丝杠，62为轴承端盖，63为压板，64为紧定孔，7为DIC检测***，71为DIC控制***，72为DIC摄像***，8为试样，9为耐高温玻璃罩。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1至图8所示，一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，包括微机控制电子万能试验机、DIC检测***7和计算机，微机控制电子万能试验机、DIC检测***7均与计算机相连接，微机控制电子万能试验机包括实验主机1、设置在实验主机上的拉伸夹具2和加热***3；
拉伸夹具2包括施加拉伸载荷的连接架4、圆形加载板5和试样夹持装置6；
圆形加载板5由凸形扇形盘Ⅰ521、凹形扇形盘Ⅰ511、凸形扇形盘Ⅱ522和凹形扇形盘Ⅱ512组成，凸形扇形盘Ⅰ521、凹形扇形盘Ⅰ511、凸形扇形盘Ⅱ522和凹形扇形盘Ⅱ512沿顺时针方向依次排列，凸形扇形盘Ⅰ521和凸形扇形盘Ⅱ522关于圆形加载板5的圆心中心对称，凹形扇形盘Ⅰ511和凹形扇形盘Ⅱ512关于圆形加载板5的圆心中心对称；
凸形扇形盘52或凹形扇形盘51的一侧均设置有T形卡块56，另一侧均设置有T形卡槽57，相邻的凸形扇形盘52和凹形扇形盘51通过T形卡块56和T形卡槽57相互配合，T形卡块56和T型卡槽57相互重合的部分均设置有螺纹孔，相邻T形卡块56和T形卡槽57通过螺栓与螺纹孔连接。
圆形加载板5沿圆周方向设置有矩形截面的环形凸台54，环形凸台54内侧壁均匀设置有齿形定位凹槽55，所述连接架分为上连接架41和下连接架42，上连接架41和下连接架42的固定端43分别与试验主机1的垂直拉伸轴11和下底座12连接，夹持端44设置有与环形凸台54的齿形定位凹槽55相对应的齿形定位凸缘齿45，圆形加载板5与连接架4之间通过齿形定位凹槽55和齿形定位凸缘齿45连接；
试样夹持装置6设置有两个，分别设置凸形扇形盘Ⅰ521和凸型扇形盘Ⅱ522上，试样夹持装置6包括双向丝杠61和两个压板，双向丝杠61通过轴承与凸形扇形盘52转动连接，两个压板对称设置在双向丝杠61螺纹分界线的两侧，压板63与双向丝杠61螺纹连接，通过转动双向丝杠61，压板63向内移动压向试样8，压板与双向丝杠61之间满足自锁条件，通过紧定孔64使双向丝杠61达到预定位置并固定在拉伸夹具2上，压板63上开设有螺纹孔，压板与试样8之间通过螺栓连接压实试样8。
加热***3包括电磁高温感应加热器31、温度控制器32和可伸缩式耐高温护罩33，电磁高温感应加热器31和温度控制器32之间通过导线连接，所述可伸缩式耐高温护罩33的两端分别与两个凸形扇形盘52的同侧相连接，电磁高温感应加热器31设置于可伸缩式耐高温护罩33上且位置与试样安装位置相对应。
环形凸台54上设置有与定位凹槽55相对应的刻度表盘。
电磁高温感应加热器31包括由外到内依次设置的隔热层、热辐射板和电磁线圈，电磁高温感应加热器31设置于试样夹持装置的一侧，电磁线圈呈环形包裹于试样8被夹持部分与试样缺口部分之间，电磁高温感应加热器31内设置有温度控制器，实时检测试样温度。
试样夹持装置6的另一侧设置有与可伸缩式耐高温护罩33配合的耐高温玻璃罩9。
DIC检测***7包括DIC控制***71和DIC摄像***72，DIC摄像***72与DIC控制***71相连接，DIC摄像***72设置于微机控制电子万能试验机前方，DIC摄像***72的相机正对试样夹持装置6一侧的耐高温玻璃罩9。
使用方法：
1、拉伸强度检测：
如图9所示，将凸形扇形盘Ⅰ521和凹形扇形盘Ⅰ511之间栓接，凸形扇形盘Ⅱ522和凹形扇形盘Ⅱ512之间栓接，凸形扇形盘Ⅰ521和凹形扇形盘Ⅱ512之间、凸形扇形盘Ⅱ522和凹形扇形盘Ⅰ511之间不栓接；
上连接架41和下连接架42的夹持端44分别与凹形扇形盘Ⅰ511和凹形扇形盘Ⅱ512的定位凹槽55连接，上、下连接架的连线过圆形加载板5的圆心且与两个试样夹持装置的连线共线，启动电磁高温感应加热器31对试样进行加热，通过设置于电磁高温感应加热器31中的温度控制器对试样温度进行监测，开启计算机，在计算机的控制下利用微机控制电子万能试验机拉伸的方法对试样8进行拉伸，使试样8整体处于准静态过程中，并利用传感器采集实验数据；
在此过程中，利用DIC控制***71和DIC摄像***72实时监测试样8在拉伸过程中试样表面方向的位移场，从而同时实现DIC检测和微机控制电子万能试验机力学性能及位移、应变场的反馈测试。
以附图中所画出的双向丝杠所在侧对试样的载荷力为N，以轴承端盖所在侧对试样的载荷力为N’，试样5中部受到大小相等、方向相反的向上拉力N1和向下拉力N1’，因此，试样中部产生相应的拉伸断裂。
2、压缩强度检测：
如图10所示，不改变圆形加载板5的旋转角度，将图6所示的凸形扇形盘Ⅰ521和凹形扇形盘Ⅱ512之间栓接，凸形扇形盘Ⅱ522和凹形扇形盘Ⅰ511之间栓接，凸形扇形盘Ⅰ521和凹形扇形盘Ⅰ511之间、凸形扇形盘Ⅱ522和凹形扇形盘Ⅱ512之间不栓接；
上连接架41和下连接架42的夹持端分别与凹形扇形盘Ⅰ511和凹形扇形盘Ⅱ512的定位凹槽55连接，上、下连接架的连线过圆形加载板5的圆心且与两个试样夹持装置6的连线共线，启动电磁高温感应加热器31对试样8进行加热，通过设置于电磁高温感应加热器31中的温度控制器对试样8周围温度进行监测，开启计算机，在计算机的控制下利用微机控制电子万能试验机进行拉伸操作，上连接架41的向上作用力作用于试样8下方的试样夹持装置6，下连接架42的向下作用力作用于试样上方的试样夹持装置6，使压缩试样整体处于准静态过程中，并利用传感器采集实验数据；
试样8受到大小相等、方向指向试样中部的向上压力N2和向下压力N2’，因此，试样8中部产生相应的压缩断裂，
在此过程中，利用DIC控制***71和DIC摄像***72实时监测试样在压缩过程中试样表面方向的位移场，从而同时实现DIC检测和微机控制电子万能试验机力学性能及位移、应变场的反馈测试。
3、剪切强度检测：
如图11所示，将图9中的圆形加载板5沿顺时针方向旋转90°，或如图12所示，将图10中的圆形加载板5沿顺时针方向旋转90°，上连接架41和下连接架42的夹持端44分别与凹型连接板Ⅱ512和凹型连接板Ⅰ511相连接，使上、下连接架的连线过圆形加载板5的圆心且与两个试样夹持装置6的连线垂直，不改变凸形扇形盘Ⅰ521、凸形扇形盘Ⅱ522、凹形扇形盘Ⅰ511和凹形扇形盘Ⅱ512之间的连接关系；
启动电磁高温感应加热器对试样进行加热，通过设置于电磁高温感应加热器31中的温度控制器对试样温度进行监测，开启计算机，在计算机的控制下利用微机控制电子万能试验机进行拉伸操作，上连接架41的向上作用力作用于试样8左方或者右方的试样夹持装置6，下连接架42的向下作用力作用于试样8右方或左方的试样夹持装置6，使剪切试样8整体处于准静态过程中，并利用传感器采集实验数据；
在此过程中，利用DIC控制***71和DIC摄像***72实时监测试样8在剪切过程中试样表面方向的位移场，从而同时实现DIC检测和微机控制电子万能试验机力学性能及位移、应变场的反馈测试；
试样两端分别受到大小相等、垂直于试样长度方向的拉力N3和N3’，N3和N3’力的方向不在一条直线上，因此，试样中部产生相应的剪切断裂。
4、拉-剪复合断裂强度检测：
如图13、图14所示，将图9中的圆形加载板5顺时针或逆时针方向旋转任意锐角角度，且满足上连接架41或下连接架42的夹持端44各自仅与凸形扇形盘Ⅰ521、凸形扇形盘Ⅱ522、凹形扇形盘Ⅰ511和凹形扇形盘Ⅱ512中的其中一个相连接；
或如图15所示，将实施例2中的圆形加载板5沿逆时针旋转任意锐角角度，且满足上连接架41或下连接架42的夹持端44各自仅与凸形扇形盘Ⅰ521、凸形扇形盘Ⅱ522、凹形扇形盘Ⅰ511和凹形扇形盘Ⅱ512中的其中一个相连接；
不改变凸形扇形盘Ⅰ521、凸形扇形盘Ⅱ522、凹形扇形盘Ⅰ511和凹形扇形盘Ⅱ512之间的连接关系；
启动电磁高温感应加热器对试样进行加热，通过设置于电磁高温感应加热器31中的温度控制器对试样温度进行监测，开启计算机，在计算机的控制下利用微机控制电子万能试验机进行拉伸操作；
在此过程中，利用DIC控制***和摄像***实时监测试样在剪切过程中试样表面方向的位移场，从而同时实现DIC检测和微机控制电子万能试验机力学性能及位移、应变场的反馈测试；
两试样夹持装置6的连线与上、下连接架的施力方向既不垂直也不重合，如图13所示，将试样右上部分受到的向上作用力正交分解为N4和N5，将试样左下部分受到的力分解为N4’和N5’，N5和N5’实现试样的剪切断裂，N4和N4’实现试样的拉伸断裂，最终实现对试样8的拉-剪复合强度检测。；
如图14所示，将试样左上部分受到的向上作用力正交分解为N6和N7，将试样右下部分受到的力分解为N6’和N7’，N7和N7’实现试样的剪切断裂，N6和N6’实现试样的拉伸断裂，最终实现对试样8的拉-剪复合强度检测；
如图15所示，将试样左上部分受到的向上作用力正交分解为N8’和N9’，将试样右下部分受到的力分解为N8和N9，N9和N9’实现试样的剪切断裂，N8和N8’实现试样的拉伸断裂，最终实现对试样8的拉-剪复合强度检测。
5、压-剪复合断裂强度检测
如图16所示，将图7中的圆形加载板5沿顺时针旋转任意锐角角度，且满足上连接架41或下连接架42的夹持端44各自仅与凸形扇形盘Ⅰ521、凸形扇形盘Ⅱ522、凹形扇形盘Ⅰ511和凹形扇形盘Ⅱ512中的其中一个相连接；
不改变凸形扇形盘Ⅰ521、凸形扇形盘Ⅱ522、凹形扇形盘Ⅰ511和凹形扇形盘Ⅱ512之间的连接关系；
启动电磁高温感应加热器31对试样8进行加热，通过设置于电磁高温感应加热器31中的温度控制器对试样温度进行监测，开启计算机，在计算机的控制下利用微机控制电子万能试验机进行拉伸操作；
在此过程中，利用DIC控制***和摄像***实时监测试样在剪切过程中试样表面方向的位移场，从而同时实现DIC检测和微机控制电子万能试验机力学性能及位移、应变场的反馈测试；
两试样夹持装置6的连线与上、下连接架的施力方向既不垂直也不重合，将试样左下部分受到的向上作用力正交分解为N10和N11，将试样右上部分受到的向下作用力分解为N10’和N11’，N11和N11’实现试样的剪切断裂，N10和N10’实现试样的压缩断裂，最终实现对试样的压-剪复合强度检测。
以上所述拉伸强度检测、压缩强度检测、剪切强度检测、拉-剪复合强度检测及压-剪复合强度检测没有先后顺序之分，可针对其中一项或多项进行检测。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，包括微机控制电子万能试验机和计算机，微机控制电子万能试验机与计算机相连接，其特征在于：所述微机控制电子万能试验机包括实验主机（1）、设置在实验主机上的拉伸夹具（2）和加热***（3）；
所述实验主机（1）包括垂直拉伸轴（11）和下底座（12）；
所述拉伸夹具（2）包括施加拉伸载荷的连接架（4）、圆形加载板（5）和试样夹持装置（6），所述圆形加载板（5）包括两个凹形扇形盘（51）和两个凸形扇形盘（52），凸形扇形盘（52）和凹形扇形盘（51）交替设置，凸形扇形盘（52）和凹形扇形盘（51）两侧均设置有相互配合的可拆卸连接装置（53）；
所述圆形加载板（5）沿圆周方向设置有矩形截面的环形凸台（54），环形凸台（54）内侧壁均匀设置有定位凹槽（55），所述连接架（4）分为上连接架（41）和下连接架（42），连接架一端与试验主机相连，另一端与圆形加载板的定位凹槽相连；
所述试样夹持装置（6）设置有两个，分别设置在两个凸形扇形盘（52）上；
所述加热***（3）包括电磁高温感应加热器（31）、温度控制器（32）和可伸缩式耐高温护罩（33），电磁高温感应加热器（31）和温度控制器（32）之间通过导线连接，所述可伸缩式耐高温护罩（33）的两端分别与两个凸形扇形盘（52）的同侧相连接，电磁高温感应加热器（31）设置于可伸缩式耐高温护罩（33）上且位置与试样安装位置相对应。
2.根据权利要求1所述的一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，其特征在于：所述试样夹持装置（6）包括双向丝杠（61）、轴承端盖（62）、两个压板（63）和紧定孔（64），双向丝杠（61）通过轴承与凸形扇形盘（52）转动连接，两个压板（63）对称设置在双向丝杠（61）螺纹分界线的两侧，压板（63）与双向丝杠（61）螺纹连接，紧定孔（64）设置在双向丝杠（61）的一端。
3.根据权利要求1所述的一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，其特征在于：还包括DIC检测***（7），所述DIC检测***（7）包括DIC控制***（71）和DIC摄像***（72），DIC摄像***（72）与DIC控制***（71）相连接，DIC摄像***（72）设置于试验主机（1）的前方且相机正对试样安装位置。
4.根据权利要求1所述的一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，其特征在于：凸形扇形盘（52）或凹形扇形盘（51）一侧设置有T形卡块（56），另一侧设置有T形卡槽（57），相邻的凸形扇形盘（52）和凹形扇形盘（51）通过T形卡块（56）和T形卡槽（57）相互配合，所述可拆卸连接装置（53）包括设置于T形卡块（56）和T型卡槽（57）相互重合部分的螺纹孔和螺栓，相邻T形卡块（56）和T形卡槽（57）通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，其特征在于：所述上连接架和下连接架分别设置在试验主机（1）的上端和下端，连接架（4）包括固定端（43）和夹持端（44），固定端（43）与试验主机（1）相连，夹持端（44）设置有与环形凸台（54）的定位凹槽（55）相对应的定位凸缘齿（45），圆形加载板（5）与连接架（4）之间通过定位凹槽（55）和定位凸缘齿（45）连接。
6.根据权利要求1所述的一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，其特征在于：所述环形凸台（54）上设置有与定位凹槽（55）相对应的刻度表盘。
7.根据权利要求1所述的一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，其特征在于：所述电磁高温感应加热器（31）包括由外到内依次设置的隔热层、热辐射板和电磁线圈，电磁高温感应加热器（31）设置于试样的一侧，电磁线圈呈环形包裹于试样（8）被夹持部分与试样缺口部分之间，电磁高温感应加热器（31）内设置有温度控制器，实时检测试样温度。
8.根据权利要求1所述的一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，其特征在于：所述试样夹持装置（6）的一侧设置有与可伸缩式耐高温护罩（33）配合的耐高温玻璃罩（9），另一侧设置有与可伸缩式耐高温护罩（33）配合的电磁高温感应加热器（31）。
9.一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测方法，其特征在于：使用权利要求1至权利要求8任一所述一种高温多轴受载力学响应与断裂极限检测的装置，所述两个凸形扇形盘和两个凹形扇形盘分别为凸形扇形盘Ⅰ（521）、凸形扇形盘Ⅱ（522）、凹形扇形盘Ⅰ（511）和凹形扇形盘Ⅱ（512）；
所述方法包括：
S1、拉伸强度检测：
凸形扇形盘Ⅰ（521）和凹形扇形盘Ⅰ（511）之间栓接，凸形扇形盘Ⅱ（522）和凹形扇形盘Ⅱ（512）之间栓接，凸形扇形盘Ⅰ（521）和凹形扇形盘Ⅱ（512）之间、凸形扇形盘Ⅱ（522）和凹形扇形盘Ⅰ（511）之间不栓接；
上连接架（41）和下连接架（42）的固定端分别与试验主机（1）的垂直拉伸轴（11）的端部和下底座（12）固定连接，上连接架（41）和下连接架（42）的夹持端（44）分别与凹形扇形盘Ⅰ（521）和凹形扇形盘Ⅱ（522）的定位凹槽（55）连接，上、下连接架的连线过圆形加载板（5）的圆心且与两个试样夹持装置（6）的连线共线，启动电磁高温感应加热器（31）对试样进行加热，通过设置于电磁高温感应加热器（31）中的温度控制器对试样温度进行监测，启动微机控制电子万能试验机，对试样进行高温拉伸力学性能测试；
S2、压缩强度检测：
将S1步骤中所述的凸形扇形盘Ⅰ（521）和凹形扇形盘Ⅱ（512）之间栓接，凸形扇形盘Ⅱ（522）和凹形扇形盘Ⅰ（511）之间栓接，凸形扇形盘Ⅰ（521）和凹形扇形盘Ⅰ（511）之间、凸形扇形盘Ⅱ（522）和凹形扇形盘Ⅱ（512）之间不栓接；
启动微机控制电子万能试验机，对试样进行高温压缩力学性能试验；
S3、剪切强度检测：
将S1或S2步骤中的圆形加载板沿顺时针或逆时针方向旋转90°，使上、下连接架的连线过圆形加载板（5）的圆心且与两个试样夹持装置（6）的连线垂直，不改变凸形扇形盘Ⅰ（521）、凸形扇形盘Ⅱ（522）、凹形扇形盘Ⅰ（511）和凹形扇形盘Ⅱ（512）之间的连接关系；
启动微机控制电子万能试验机，对试样进行高温剪切力学性能检测；
S4、拉-剪复合断裂强度检测：
将S1步骤中的圆形加载板（5）顺时针或逆时针方向旋转任意锐角角度，且满足上连接架（41）或下连接架（42）的夹持端（44）各自仅与凸形扇形盘Ⅰ（521）、凸形扇形盘Ⅱ（522）、凹形扇形盘Ⅰ（511）和凹形扇形盘Ⅱ（512）中的其中一个相连接；
或将S2中的圆形加载板（5）沿逆时针旋转任意锐角角度，且满足上连接架（41）或下连接架（42）的夹持端（44）各自仅与凸形扇形盘Ⅰ（521）、凸形扇形盘Ⅱ（522）、凹形扇形盘Ⅰ（511）和凹形扇形盘Ⅱ（512）中的其中一个相连接；
不改变凸形扇形盘Ⅰ（521）、凸形扇形盘Ⅱ（522）、凹形扇形盘Ⅰ（511）和凹形扇形盘Ⅱ（512）之间的连接关系；
启动微机控制电子万能试验机，对试样进行高温拉-剪复合断裂力学性能检测；
S5、压-剪复合断裂强度检测
将S2步骤中的圆形加载板（5）沿顺时针旋转任意锐角角度，且满足上连接架（41）或下连接架（42）的夹持端（44）各自仅与凸形扇形盘Ⅰ（521）、凸形扇形盘Ⅱ（522）、凹形扇形盘Ⅰ（511）和凹形扇形盘Ⅱ（512）中的其中一个相连接；
不改变凸形扇形盘Ⅰ（521）、凸形扇形盘Ⅱ（522）、凹形扇形盘Ⅰ（511）和凹形扇形盘Ⅱ（512）之间的连接关系；
启动微机控制电子万能试验机，对试样进行高温压-剪复合断裂力学性能检测；
S6、将S1至S5中所限定的圆形加载板（5）的位置沿圆形加载板（5）的圆心旋转180°，仍能满足相对应的断裂检测强度试验条件。
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