[发明专利]一种热疲劳实验方法

说明书

本发明提供了一种热疲劳实验方法，包括：前置实验：选取并准备实验设备；根据所述脉冲激光发生器的性能，选择不同的参数组成所有能够满足热疲劳实验目的的工作模式；记录每个工作模式下所述测试样品在实验过程中的温度变化参数；热疲劳实验：选择与前置实验同样的实验设备，根据实验目的选择相应的工作模式作为当前脉冲激光发生器的工作参数，由控制单元控制各实验设备对实际样品进行实验，直到实际样品表面出现规定长度的裂纹时，终止热疲劳实验；对所述实际样品进行清理并分析，评定该实际样品的热疲劳性能。本发明可以有效利用脉冲激光的加热特点，通过调整其参数及进行参数合理组合，在实验室条件下实现实际工况中的不同循环载荷形式。

技术领域

本发明涉及材料热疲劳实验领域，特别涉及一种通过前置实验以获取所有实验实现方式，并实现无规则实验过程的热疲劳实验方法。

背景技术

发动机燃烧室零部件在其运行过程中，受到冷却介质和高频周期性高温燃气作用，同时还伴随着不规则的启动-工作-停机的低频循环变化，所承受的热载荷是一个随时间变化的非均匀温度场。

现有的热疲劳实验，都是直接选择一种加热方式并固定一种加热模式对样品加热，直至完成样品的热疲劳实验，这种加热模式不能很好的体现实际环境中温度的变化过程，而且不能再现实际环境中的无规则冷热循环方式，导致产生的实验结果误差较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过前置实验以获取所有实验实现方式，并实现无规则实验过程的热疲劳实验方法。

特别地，本发明提供一种热疲劳实验方法，包括如下步骤，

步骤100，前置实验：选取并准备实验设备，所述实验设备包括与实际样品一致的测试样品、对测试样品进行降温的冷却系统、对测试样品进行加热的脉冲激光发生器、测量测试样品在实验过程中温度变化的测温系统、获取测试样品在实验过程中表面裂纹状态的裂纹观测装置，以及控制试验过程的控制单元；

步骤200，根据所述脉冲激光发生器的性能，选择不同的参数组成所有能够满足热疲劳实验目的的工作模式，由控制单元控制所述实验设备在每个工作模式下按实验要求进行依次实验；

步骤300，记录每个工作模式下所述测试样品在实验过程中的温度变化参数；

步骤400，热疲劳实验：选择与前置实验同样的实验设备，根据实验目的选择相应的工作模式作为当前脉冲激光发生器的工作参数，由控制单元控制各实验设备对实际样品进行实验，直到实际样品表面出现规定长度的裂纹时，终止热疲劳实验；

步骤500，对所述实际样品进行清理并分析，评定该实际样品的热疲劳性能。

在本发明的一个实施方式中，在所述步骤100中，需要对所述测试样品的表面进行研磨，以使其与所述实际样品的表面粗糙度相同。

在本发明的一个实施方式中，在所述步骤200中，由所述脉冲激光发生器对所述测试样品的表面进行间歇性加热，由所述冷却系统按实验要求对所述测试样品整体进行冷却，所述测温系统持续测量所述脉冲激光发生器的激光照射在所述测试样品表面上光斑中心的温度；重复上述过程，直至完成实验目的。

在本发明的一个实施方式中，在所述步骤200中，所述脉冲激光发生器的参数包括脉宽、重复率、单脉冲能量、激光作用时间和离焦量。

在本发明的一个实施方式中，在所述步骤200中，每个工作模式的组成内容包括：选择所述脉冲激光发生器多个水平的单脉冲能量值中的一个，针对该单脉冲能量值在脉宽、单脉冲能量、激光作用时间和离焦量不变的条件下，仅改变脉冲激光重复率，以获取不同激光重复率下样品表面温度-时间变化曲线。