[发明专利]基于DIC技术的力学性能测试装置及系统

说明书

本发明涉及常低温力学性能测试领域，公开了基于DIC技术的力学性能测试装置及系统。该装置包括罩体、试样腔和温控机构，试样腔的下部置于罩体内部，用于放置试样，且在试样腔的下部设置第一窗口，在罩体设置第二窗口，以形成光路，温控机构用于调控试样的测试温度。该系统包括光源、图像采集装置、力学试验机和本基于DIC技术的力学性能测试装置，光源和图像采集装置分别与第二窗口相对设置，力学试验机的拉伸杆伸入试样腔内并与试样连接。本发明将低温力学测试和DIC技术结合起来，实现了非接触光学测量，具有操作步骤简单、高准确性、测量范围广的优点。

技术领域

本发明涉及常低温力学性能测试领域，特别是涉及一种基于DIC技术的力学性能测试装置及系统。

背景技术

材料在低温下的力学性能测试是许多研究的一大技术难题，有些材料或部件在复杂的加工制造过程中或低温下服役时会产生大量的变形，导致其结构部件的强度极限和承载能力发生变化，影响设备的安全性能。因此，研究材料在各温度点的力学行为成为必要，对设备或结构部件的可靠性、寿命预测以及安全设计具有重要意义。

低温下的材料力学行为测量技术按测量方式可分为传统的接触式测量技术和非接触式测量技术。基于数字图像相关技术(Digital Image Correlation，简称：DIC)的光学引伸计是一种非接触的光学方法，在力学测试中用于测量试样的位移及应变等信息。该技术的光学引伸计是通过将图像进行数字化转化的技术实现，使在力学性能测试中通过采用光学方法的非接触方式进行应变、变形等信息的测量。该测试技术对于设备的分辨率要求不高，对周围环境的震动要求比较小。只需要一个能够进行拍摄的高速相机，用来采集测试试样表面变形前后灰度场的数字图像，并且对于相机拍摄数字图像的分辨率要求也不高。在测量过程中只需要给测试试样的表面照射普通的白光或者自然光即可，无需对光源进行过滤处理。相比于接触式测量技术，其具有操作简单、高准确性、测量范围广等优点。

目前，这种光学测量方法在室温以及高温力学性能测试中广泛应用。然而在低温力学性能测试中，使用的低温容器不透明，不允许光源透过，同时低温下的力学测试一般采用低温液体浸泡试样的方式，由于液体与光源的相互作用，影响光路以及在采用低温液体浸泡时试样表面会产生小气泡，都不可避免的扭曲采集到的数字图像，测量数据准确性较差，导致该仪器较少应用到低温力学性能测试中。而且，现有的低温力学性能测试装置一般采用低温液体浸泡试样的方式(如在液氦和液氮浸泡下，可分别获得4.2K和77K温度点的测试环境)，但在低温液体沸点之外的温度控温时，存在温控不准的问题，无法获得各准确温度点的力学性能数据。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明实施例的目的是提供一种基于DIC技术的力学性能测试装置及系统，以解决现有技术中由于低温容器不透明以及液体与光源的相互作用导致无法使用基于DIC的光学引伸计进行测量的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于DIC技术的力学性能测试装置，包括：罩体、试样腔和温控机构，所述试样腔的下部置于所述罩体内部，用于放置试样，且在所述试样腔的下部设置第一窗口，在所述罩体设置第二窗口，以形成光路，所述温控机构用于调控试样的测试温度。

其中，所述温控机构包括用于降低试样的测试温度的制冷机和用于提高试样的测试温度的加热器。

其中，还包括防辐射屏，所述防辐射屏安装于所述罩体的内部，且罩设于所述试样腔的外侧。

其中，所述制冷机包括一级冷头，所述一级冷头与所述防辐射屏接触传热。

其中，还包括导热热桥，所述制冷机包括二级冷头，所述二级冷头通过所述导热热桥与所述试样腔的外壁接触传热。

其中，所述试样腔的上部伸出于所述罩体，且伸出于所述罩体的所述试样腔的部分由隔热材料制成，位于所述罩体内部的所述试样腔的部分由导热材料制成。