[发明专利]一种拉弯与高压加载耦合原位XAS测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种拉弯与高压加载耦合原位XAS测试装置，包括架体、加压舱和载荷施加装置；架体包括底座和上框架，加压舱内部设有试验腔，载荷施加装置包括第一水平载荷施加装置、第二水平载荷施加装置、竖直载荷施加装置，分别固定在上框架上；第一水平载荷施加装置和第二水平载荷施加装置通过加压舱两端的水平通孔伸入到试验腔，竖直载荷施加装置通过加压舱的竖直通孔从上方伸入到试验腔。本发明还提供一种拉弯与高压加载耦合原位XAS测试方法，从实现多场耦合作用下材料服役性能精准测试的原理方法出发，搭建高压加载、拉弯耦合加载、材料力学性能原位测试核心模块，实现对拉弯加载与高压加载耦合的材料力学行为与使役性能的精准原位测量。

技术领域

本发明涉及一种材料测试装置及方法，特别涉及一种拉弯与高压加载耦合原位XAS测试装置及方法。

背景技术

发动机是航空装备的“心脏”，发动机的性能决定了飞机的飞行速度、机动性、航程、有效载重等一系列性能，发动机主要包括风扇、压缩系统、燃烧系统、涡轮系统和喷管系统等，高温燃气经过燃烧室充分燃烧后，由燃烧室排出并流经涡轮系统，一部分燃气的内能转化为机械能，推动涡轮转动，同时带动压气机继续吸入大量空气；另一部分燃气直接从尾喷管喷出，巨大反作用力推动飞机向前飞行。在燃气涡轮发动机中，涡轮是极其关键的部件。涡轮的设计、制造与用材水平关乎到整个发动机的性能水平和使用可靠性。

涡轮转子叶片是将发动机的热能转变为机械能的重要部件，其工作环境最为苛刻。在工作过程中，转子叶片需要承受高温高压、离心载荷、振动载荷、热应力、燃气腐蚀及高温氧化的综合作用，严苛的服役环境，导致转子叶片失效的概率最高。统计表明发动机零部件失效事件中，转子叶片占70％以上。目前为止，还没有出现一种试样模拟测试装置能够模拟高压环境并进行施加拉伸载荷及弯曲载荷的性能测试。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种拉弯与高压加载耦合原位XAS测试装置及方法，能够构建高压环境，并在高压下对被测试样进行拉弯复合测试，结合原位测试方法，本发明可实时对被测试样进行X射线分析。

本发明提供的一种拉弯与高压加载耦合原位XAS测试装置，包括架体、加压舱和载荷施加装置；所述的架体包括底座和上框架，上框架固定在底座上部；所述的加压舱通过支架固定在底座上方；加压舱内部设有试验腔，试验腔的两端连接贯通的水平通孔，试验腔的上方连接贯通的竖直通孔；试验腔还与设在加压舱下部的进水口和设在加压舱上部的出水口连通；加压舱的前后舱体上设有X射线窗口，X射线窗口与试验腔对应；所述的载荷施加装置包括第一水平载荷施加装置、第二水平载荷施加装置、竖直载荷施加装置；第一水平载荷施加装置、第二水平载荷施加装置和竖直载荷施加装置分别固定在上框架上；第一水平载荷施加装置和第二水平载荷施加装置相对设置，分别通过加压舱两端的水平通孔伸入到试验腔，第一水平载荷施加装置和第二水平载荷施加装置的相对端分别与第一夹具和第二夹具螺纹连接，试样通过两个夹具夹持固定；竖直载荷施加装置通过加压舱的竖直通孔从上方伸入到试验腔，竖直载荷施加装置的下端设有施压头，通过施压头向试样施加下压力。

所述的加压舱上部还设有安全阀口，下部设有泄压口，试验腔分别与安全阀口和泄压口相连；加压舱外部还设有压力表，压力表探头伸入到试验腔内。

所述的载荷施加装置的结构包括伺服电缸、力传感器和密封筒，伺服电缸固定在上框架上，伺服电缸的推杆与力传感器相连；密封筒的前端固定在加压舱上，密封筒内设有阶梯轴，阶梯轴的前端轴穿过密封筒的前端轴孔且间隙配合，阶梯轴的后端轴依次穿过密封筒的轴端挡圈和端盖且间隙配合，并与力传感器相连；阶梯轴中部设有密封凸轴，密封凸轴与密封筒内腔间隙配合；端盖固定在密封筒的后端。

密封筒的前端设有环形槽，环形槽内设有密封圈一，与加压舱外壁密封配合；密封筒后端的轴端挡圈和端盖的轴孔处分别设有密封圈二和密封圈三，与阶梯轴的后端轴密封配合；密封筒后端的内圈设有密封圈四，与轴端挡圈外圈密封配合；阶梯轴的前端轴上设有密封圈五，与密封筒的前端轴孔密封配合。