一种高温环境下的动态冲击试验装置的制作方法

本实用新型属于结构热强度、热环境地面模拟试验领域，具体涉及一种高温环境下的动态冲击试验装置。

背景技术：

发动机以及燃气轮机内部结构在工作状态时会面临恶劣的气动热环境，即使采取多种降温措施，结构部分温度仍然达到上千摄氏度，严酷的高温环境会造成结构材料性能的下降，同时引起结构内部的热变形和热应力，削弱整机材料的强度极限和结构的承载能力，进而诱发结构变形，表面点蚀等严重的后果。

除正常工作载荷外，在高温环境下的工作载荷和极端冲击载荷同时作用下，将对关键部件的承载能力提出极其严峻的挑战，因此深入开展高温环境下关键结构的抗冲击性能研究具有重要的应用价值。

对此，本实用新型拟在设计一种高温环境下的动态冲击试验设备。提供关键部件冲击环境和高温环境并行的综合试验台，为提升涉及高温工作状态下的部件和整机的抗冲击能力提供试验保障条件。

技术实现要素：

本实用新型提供的是能提供关键部件冲击环境和高温环境并行的，为提升涉及高温工作状态下的部件和整机的抗冲击能力提供试验保障条件的一种高温环境下的动态冲击试验装置。

本实用新型的目的通过如下技术方案来实现：

一种高温环境下的动态冲击试验装置，包括动态冲击试验台、加热箱体、加热系统、耐高温合金工装和非接触式测量装置，所述的加热箱体的四个侧面及顶面均带有观察窗，加热箱体与动态冲击试验台之间添加有耐高温材料，加热箱体固定在动态冲击试验台上；所述的非接触式测量装置分别设置在加热箱体两侧面及顶面外；所述的耐高温合金工装设置在加热箱体内部并固定在加热箱体底面，试验时采用的试件固定安装在耐高温合金工装上；所述的加热系统包括固定式石英灯加热热源和可移动式局部石英灯辐射加热热源，固定式石英灯加热热源分别安装在加热箱体内部两侧面和顶面的壁面上，可移动式局部石英灯辐射加热热源设置在加热箱体内部。

本实用新型还可以包括：

所述的可移动式局部石英灯辐射加热热源包括可调整式水平石英灯加热源、可调整式竖直石英灯加热源、光滑导轨和侧面加热源；方形框架由两个水平固定块与两根竖直固定柱首尾相连构成；每组方形框架的两个水平固定块之间安装两条光滑导轨；一组方形框架的两条光滑导轨之间安装有一个局部水平固定块，另一组方形框架的两条光滑导轨之间安装有一个局部水平固定块和两个局部竖直固定块，可调整式水平石英灯加热源设置在两组方形框架的两个局部水平固定块之间，可调整式竖直石英灯加热源设置在方形框架的两个局部竖直固定块之间；侧面加热源由两个局部竖直固定块和安装在两个局部竖直固定块之间的可调整式竖直石英灯加热源组成；每组侧面加热源的两端分别安装在两组方形框架的两条导轨上，且两组侧面加热源相互平行。

所述的安装在加热箱体的四个侧面及顶面的观察窗为耐高温玻璃钢观察窗；所述的添加在加热箱体与动态冲击试验台之间耐高温材料为耐高温高密度玻璃纤维棉。

所述的非接触式测量装置包括红外线热成像仪、高速摄像机和三维DIC相机，其中红外线热成像仪与高速摄像机设置在加热箱体两侧的观察窗外，三维DIC相机设置在加热箱体顶面的观察窗外。

本实用新型的有益效果在于：

1、采用全封闭的加热环境，并且采用固定式与可调整式两种石英灯辐射加热热源，具有箱体整体内部环境的高效率加热，以及试验样件的局部加热，缩短加热时间，提高了试验效率。

2、本实用新型的加热箱体与动态冲击台之间添加了隔热材料，放置箱体内部温度对冲击试验台面造成热影响，保证试验的安全性。

3、本实用新型采用的三种非接触式设备，具有可靠性高，精度高等优点，确保试验过程和结果的准确记录。

4、本实用新型采用的智能温度控制系统可对石英灯热源进行逐一独立控制，可以模拟不同工况下温度范围以及升温速率。

附图说明

图1是一种高温环境下的动态冲击试验装置的整体结构示意图。

图2是一种高温环境下的动态冲击试验装置的加热箱体示意图。

图3是一种高温环境下的动态冲击试验装置的加热箱体内部的可移动式局部石英灯辐射加热热源示意图。

图4是一种高温环境下的动态冲击试验装置的耐高温合金工装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

请参阅图1。其中图1是本实用新型的整体结构示意图，包括：动态冲击试验台13、耐高温高密度玻璃纤维棉1、加热箱体4、耐高温合金工装2、高速摄像机19、可调整式水平石英灯加热源12、红外线热成像仪18、试件3、三维DIC相机20和可调整式竖直石英灯加热源17。其中加热箱体4与冲击试验台13之间添加耐高温高密度玻璃纤维棉1以隔绝热量传递。动态冲击试验台为安装在其上的整个实验装置提供冲击载荷。

请参阅图2及图3。其中图2为本实用新型的加热箱示意图、图3为可移动式局部石英灯辐射加热热源，包括：固定式石英灯辐射加热源5、水平固定块8、竖直固定柱9、光滑导轨10、局部水平固定块11和局部竖直固定块16。其中加热箱体上面与四侧面均安装有耐高温玻璃钢观察窗6；其中固定式石英灯辐射加热源与加热箱4固定安装；其中水平固定块与竖直固定柱与加热箱体固定安装；其中光滑导轨安装于水平固定块内；其中可调整式水平石英灯加热源与可调整式竖直石英灯加热源安装在局部水平固定块和局部竖直固定块上；其中局部水平固定块和局部竖直固定块安装在光滑导轨上且可根据需求对位置进行调整；

请参阅图4。其中图4是本实用新型的固定工装示意图，包括耐高温合金工装和试件，其中耐高温合金工装与冲击试验台固定，并可根据工况不同调整工装角度进行冲击试验。试验中可移动式局部石英灯辐射加热热源覆盖在试件之上。

本实用新型属于结构热强度、热环境地面模拟试验领域，具体涉及一种在高温环境下结构的动态冲击试验装置。模拟高温工作状态下结构的动态冲击响应，通过整体与局部加热源作用于加热箱体内部，试件、工装与箱体整体安装固定于动态冲击台，外部采用非接触式测量设备记录试验过程。本实用新型的结构为：动态冲击试验台、加热箱体、耐高温玻璃钢观察窗、石英灯辐射加热源，包括固定在加热箱体内壁的石英灯热源以及加热箱体内部可调整式石英灯辐射加热源、耐高温合金工装、耐高温隔热层。所述的加热箱下方为通口，其余五个平面均安装有耐超高温玻璃钢观察窗。本实用新型采用全封闭加热，非接触式大功率智能加热热源，可以模拟舰船燃气轮机以及飞行器发动机工作时内部高温环境，可以控制气动热环境方向与升温速率。利用非接触式红外热成像仪，三维DIC相机以及高速摄像机记录高温环境下的动态冲击试验过程。

本实用新型为了保证试验样件完全处于高温环境进行动态冲击模拟试验，提供了一种封闭式的加热箱体，此箱体固定于动态冲击试验台面板上，箱体内部采用可控智能石英灯辐射加热源，此热源可根据不同工况对热源的温度范围、升温速率等进行设定，并在该高温环境状态下实现结构的动态冲击试验。本实用新型的另一个目的是提供非接触式高温测量设备，以及智能温度控制系统对试验过程记录。

本实用新型的结构为：动态冲击台；包含有五个耐高温玻璃钢观察窗的加热箱，耐高温玻璃钢观察窗分别设有不同的非接触式测量设备进行试验过程记录；加热箱体内部包含有固定式石英灯辐射加热热源以及可调整式石英灯辐射加热热源模拟试验样件的热环境；在冲击试验台表面上固定装有耐高温合金固定工装；加热箱体与冲击试验台之间添加耐高温材料用以隔绝热量传递至冲击台。

进一步的，所述石英灯辐射加热热源分为固定式和可调整式，固定式石英灯加热热源直接固定于箱体内壁，采用大功率、长度长、直径大的石英灯管，确保加热箱体内整体温度的上升。可调整式局部石英灯加热热源与加热箱内部的水平固定座和竖直固定柱连接，根据试验样件的尺寸结构进行样件局部加热，快速提高样件的表面与内部温度。

进一步的，所述的非接触式测量设备位于顶面观察窗与两侧面观察窗，非接触式设备分别为红外热成像仪，高速摄像机和三维DIC相机。

进一步的，所述的与冲击台固定安装的耐高温合金工装，可以通过调整工装的角度进行不同工况和受热情况下的试验。

一种高温环境下的动态冲击试验装置，加热箱体底面为通口且带有法兰安装板与冲击试验台固定外，其余五个面均带有耐高温玻璃钢观察窗，顶面和两侧面观察窗分别设有非接触式测量设备；加热箱体内部含有智能加热系统包括固定式石英灯加热热源以及可调整式竖直石英灯加热热源和可调整式水平石英灯加热热源；加热箱体与动态冲击试验台之间添加耐高温材料；耐高温合金工装、加热箱体与动态冲击试验台直接螺纹连接固定。

耐高温合金工装与动态冲击试验台直接接触螺纹连接，在动态冲击试验台表面上均添加耐高温材料，加热箱体放置与耐高温材料上与冲击试验台螺纹连接固定。

所述的可调整式水平石英灯加热热源与可调整式竖直石英灯加热热源通过局部水平固定块与局部竖直固定块安装于光滑导轨，光滑导轨安装在水平固定块，水平固定块与竖直固定柱固定于加热箱体内部。

所述的非接触式测量装置为红外线热成像仪、高速摄像机和三维DIC相机。

所述的加热箱体与动态冲击试验台之间添加耐高温材料为耐高温高密度玻璃纤维棉。

所述的智能加热系统，固定式石英灯加热热源以及可调整式竖直石英灯加热热源和可调整式水平石英灯加热热源通过温度控制系统控制温度的高低以及升温速率的快慢

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。