一种高低温冲击试验装置及其试验方法与流程

本申请属于高低温冲击试验领域，特别涉及一种高低温冲击试验装置及其试验方法。

背景技术：

二十一世纪以来，飞行器发展进入了高超音速，临近空间飞行阶段，这种飞行器飞行速度快，航时长，飞行器结构除了要经受气动加热产生的超高温载荷外，还要在不同高度飞行，承受大气层不同高度带来的巨大环境温差。这种飞行条件下，飞行器结构需要反复经受各种高低温冲击，给结构的连接性能，材料性能带来极大考验。

高低温冲击试验中，需要将试验件在任务要求的温度环境下按照一定的温升率升温或降温以达到试验件在不同的温度环境下快速转换的目的，目前的试验手段主要是利用高低温环境箱进行试验，环境箱试验温度可控性低，操作性差，只能模拟环境温度的变化，无法模拟试验件本身存在內源发热时的冲击情况。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种高低温冲击试验装置及其试验方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种高低温冲击试验装置，包括：

隔热罩；

试验件，所述试验件设置在所述隔热罩中，所述试验件上安装有第一温度传感器和第二温度传感器；

升温系统，所述升温系统与所述第一温度传感器连接，所述升温系统包括感应电源和感应线圈，所述感应线圈设置在所述隔热罩的外侧；

降温系统，所述降温系统与所述第二温度传感器连接，所述降温系统用于所述试验件的降温。

可选地，所述试验件上还安装有第三温度传感器，所述第三温度传感器用于检测所述试验件的温度；

所述高低温冲击试验装置还包括测控系统，所述测控系统能够根据所述第三温度传感器的反馈信息，对所述升温系统和所述降温系统进行控制。

可选地，所述隔热罩上开设有进气口、排气口以及限压阀门。

可选地，所述隔热罩由陶瓷材料制成。

可选地，所述感应线圈呈矩形环绕形式。

可选地，所述降温系统为液氮喷雾系统，液氮通过所述进气口喷入所述隔热罩内，并由所述排气口排出。

一种高低温冲击试验方法，基于如上所述的高低温冲击试验装置，包括：

步骤一：设计高低温冲击试验温度载荷曲线；

步骤二：根据高低温冲击试验温度载荷曲线，通过升温系统以及降温系统对试验件进行高低温冲击试验；

步骤三：结束试验，检测试验件的性能。

可选地，步骤一中，高低温冲击试验温度载荷曲线包括升温曲线以及降温曲线。

可选地，在所述升温曲线以及所述降温曲线之后均设计有预定的保载时长。

可选地，步骤二中，高低温冲击试验包括升温阶段和降温阶段，其中，

在升温阶段，升温系统根据目标载荷、升温速率以及目前试验件温度自动调节感应电源参数，通过感应线圈对试验件进行加热，使试验件按照要求的升温曲线达到目标载荷；

在降温阶段，降温系统根据目标载荷、降温速率以及目前试验件温度自动调节液氮流量，通过液氮对试验件进行降温，使试验件按照要求的降温曲线达到目标载荷。

发明至少存在以下有益技术效果：

本申请的高低温冲击试验装置，通过在隔热罩外侧布置感应线圈，利用感应加热的特点，对隔热罩内的试验件进行加热；同时利用温度传感器实现对温度的控制，从而达到高低温冲击试验需要的试验条件；该装置具有较强的可控性，操作性，可靠性。

附图说明

图1是本申请一个实施方式提供的高低温冲击试验装置示意图；

图2是本申请一个实施方式提供的高低温冲击试验温度载荷曲线；

图3是本申请一个实施方式提供的高低温冲击试验原理图；

其中：

1-隔热罩；2-试验件；3-感应线圈；4-进气口；5-排气口；6-限压阀门。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

下面结合附图1至图3对本申请做进一步详细说明。

本申请提供了一种高低温冲击试验装置，包括：隔热罩1、试验件2、升温系统以及降温系统。

具体的，在本申请的一个实施方式中，隔热罩1的侧壁上开设有进气口4、排气口5以及限压阀门6，隔热罩1由隔热陶瓷材料制成。

试验件2设置在隔热罩1中，试验件2上安装有第一温度传感器、第二温度传感器以及第三温度传感器。

升温系统与第一温度传感器连接，升温系统包括感应电源和感应线圈3，感应线圈3设置在隔热罩1的外侧，感应线圈3可根据不同试验情况设计成不同形式，本实施例中感应线圈3设置成矩形环绕形式。第一温度传感器用于测量罩内试验件2的温度，并将温度信息反馈给升温系统进行控制。通过感应加热方式给试验件2进行升温，由于感应加热方式只能针对具有电磁性能的材料进行加热，所以由陶瓷材料制成的隔热罩1不会对加热产生影响，另外，感应加热方式控制精准，升温速率快，可以快速有效地提高试验件2的温度。

降温系统与第二温度传感器连接，降温系统为液氮喷雾系统，液氮通过进气口4喷入隔热罩1内，并由排气口5排出，限压阀门6用于控制隔热罩1内的压力，防止罩内压力过高，第二温度传感器用于测量罩内试验件2的温度，并将温度信息反馈给降温系统进行控制。

本申请的高低温冲击试验装置还包括测控系统，测控系统能够根据安装在试验件2上的第三温度传感器的反馈信息，对升温系统和降温系统进行控制。在升温或降温过程中，通过第三温度传感器对试验件2的温度进行全程检测，该测控系统能够在第一温度传感器或第二温度传感器发生故障时，防止试验件2损坏。

基于如上所述的高低温冲击试验装置，本申请还提供了一种高低温冲击试验方法，包括：

步骤一：设计高低温冲击试验温度载荷曲线；

步骤二：根据高低温冲击试验温度载荷曲线，通过升温系统以及降温系统对试验件进行高低温冲击试验；

步骤三：结束试验，检测试验件的性能。

图2为一种典型高低温冲击试验温度载荷曲线，该曲线包括多段交替出现的升温曲线以及降温曲线，且每段升温曲线以及降温曲线之后均设计有预定的保载时长。

在本申请的一个实施方式中，以图2曲线的前三段为例对本方法的流程进行说明。

试验开始时，试验件处于标准室温环境，按照高低温冲击试验温度载荷曲线所示，首先进入降温阶段，降温系统根据目标载荷、降温速率以及目前试验件温度自动调节液氮流量，通过液氮对试验件进行降温，使试验件按照要求的降温曲线达到目标载荷，保载相应时长之后进入升温阶段，升温系统根据目标载荷、升温速率以及目前试验件温度自动调节感应电源参数，通过感应线圈对试验件进行加热，由于隔热罩为陶瓷材料，没有电磁性能，所以感应线圈上的交变电流，会在隔热罩内的试验件上直接产生涡旋电流，给试验件进行加热，使试验件按照要求的升温曲线达到目标载荷。在降温以及加热过程中第三温度传感器全程检测试验件温度，防止第一温度传感器或第二温度传感器失灵造成试验件的损坏。

本申请的高低温冲击试验装置，将试验件安装在隔热罩内，通过进气口充入液氮对试验件实现冷却，同时利用温度传感器进行闭环控制，实现降温速率和温度的精准控制；隔热罩外侧布置感应线圈，利用感应加热的特点，对隔热罩内的试验件进行加温，同时利用温度传感器实现温升率和温度的控制，从而达到高低温冲击试验需要的试验条件。该装置具有较强的可控性，操作性，可靠性。

本申请的高低温冲击试验方法，可以按照试验要求精确控制载荷曲线，升温速率和降温速率快，为需要反复进行各种高低温冲击载荷情况的试验件，提供了一种非常有效地解决方法，在相关领域的研究工作中具有重要的应用价值。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。