[发明专利]金属材料在高温力学试验中的变形测量方法及观测仪器

说明书

技术领域

本发明涉及了一种金属材料在高温力学试验中的变形测量方法及观测仪器。

背景技术

在建筑结构耐火设计与评估中，需要计算钢结构、铝结构或钢筋在高温下的强度和变形，这依赖于金属材料在高温下的力学性能参数。金属材料在高温下的力学性能参数通过试验确定，而试验必须准确测量在高温下金属材料试件上所选标距内的变形。

由于加热炉内的高温环境，准确测量变形较为困难。目前，人们对钢材在高温下的变形测量主要采用下述方法：

第一种方法：

用对温度变形较稳定的材料如刚玉等制成两根引出杆，该引出杆从金属材料试件内的两个标记点引出，它们的一端固定在试件的两个标记点上，另一端刚性地伸出炉外，即把试件的两个标记点间的变形引出到加热炉外，在常温下用常规的仪器进行测量，得到两个标记点间的变形。

第二种方法：

加长试件，试件的上下穿过加热炉并且伸出到加热炉之外，在伸出到加热炉之外的试件两端的低温处测量试件变形，然后通过修正算出两个标记点间的变形。

这些测量方法的缺点是：测量不够精确，变形引出杆价值昂贵，易于破坏。

发明内容

本发明的目的是解决目前金属材料在高温力学试验中的变形测量方法不够精确，和测量仪器易于损坏的缺陷，而提供一种非接触式、测量精度高、可重复使用的对金属材料在高温力学试验中的变形进行测量的方法及其观测仪器。

为了完成本发明的发明目的，本发明采用以下方式：

本发明的一种金属材料在高温力学试验中的变形测量方法，其中：

(1)先将支架在距加热炉安全距离处架设稳固，将数码照相机安装在支架上，并将其视频输出通过信息线连接至电脑，此后保持数码照相机位置不变；    

(2)在加热炉炉壁上开设两个观察孔，在正对炉壁上的观察孔的试件上作两个标记；

(3)用数码照相机清晰地拍摄具有固定尺寸图像，该图像包括了加热炉炉壁上开设的两个观察孔和试件上的两个标记，该图像通过数码照相机采集并显示于电脑的屏幕上；

(4)将加热炉内的试件上的两个标记作为参考点，记录这两个参考点的特征信息，通过扫描确定两个参考点在图像中的坐标，计算在该时刻两个参考点之间的距离；

(5)当试件受热膨胀、受力变形或受热-力偶合作用变形后，这两个参考点在所摄图像中其位置发生变化，通过对新拍摄的图像进行扫描，重新确定两个参考点在图像中的坐标，计算出两个参考点之间新的距离；

(6)电脑定时对传送来的图像进行保存和放大，通过连续拍摄和扫描标记，计算出两个参考点之间距离的变化增量，从而观测到试件的轴向变形；

本发明的一种金属材料在高温力学试验中的变形测量方法，其中：所述两个观察孔的直径为1 5-30mm，观察孔孔心间距离为30-50mm；

本发明的一种金属材料在高温力学试验中的变形测量方法，其中：所述标记为一个箍环、小孔或者是可见标记；

本发明的一种金属材料在高温力学试验中的变形测量方法，其中：所述步骤(4)中的特征信息为亮度和连通性；

本发明的一种金属材料在高温力学试验中的变形测量方法，其中：所述数码照相机设置在两个观察孔之间，它至少是1020万像素的数码照相机，图像分辨率将达到3872×2592，在垂直方向上有3872个点，采集图像垂直方向的实际尺寸在40-60mm；

本发明的一种金属材料在高温力学试验中的变形测量方法，其中：所述步骤(1)中的安全位置为2-5m；

本发明的一种金属材料在高温力学试验中的变形测量方法，其中：所述步骤(6)中的定时为1秒-1分钟；

本发明的一种观测仪器，其中：它包括：支架、数码照相机和电脑，数码照相机架设在支架上，数码照相机通过信息线与电脑的视频接口相连；

本发明的一种观测仪器，其中：所述数码照相机至少是1020万像素的数码照相机，所述电脑为便携式笔记本电脑；

本发明的一种观测仪器，其中：所述观测仪器还包括：辅助光源，它发出的光线照射着两个观察孔内试件上的两个标记。

使用本发明的方法及仪器，可以在钢材高温试验中连续跟踪试件在轴向的变形，有效提高钢材高温试验中试件的变形测量精度。

附图说明

图1为本发明金属材料在高温力学试验中的变形测量方法和所使用的观测仪器的示意图；

图2为现有技术的一种测量方法的示意图；

图3为现有技术的另一种测量方法的示意图。

具体实施方式