非导体材料在单面受热条件下的力学性能测试系统及方法

1.本说明书实施例涉及力学性能测试技术领域，特别涉及一种非导体材料在单面受热条件下的力学性能测试系统及方法。


背景技术：

2.随着航天技术的发展，人类冲破地球引力的束缚飞向太空。航天器发射时，固体火箭发动机的喷管防热材料在短时间内承受着短时大载荷和高热流的极端载荷条件，返回舱再入时同样将受到极端气动力和气动热的作用，这类在材料一侧施加的极端热-力载荷条件将给航天器设计带来巨大挑战。为了保障航天器的安全，常采用保障烧蚀防热并增加安全余量的设计方法，但是材料在单侧高温和大载荷下的力学响应及其变化机制仍然不明。因此，建立材料在单面受热条件下高温力学性能测试系统及其表征方法迫在眉睫。
3.目前，通常是利用辐射加热的方式对试件整体进行加热，这无法测试非导体材料在具有温度梯度条件下的高温模量及强度。
4.因此，目前亟待需要一种非导体材料在单面受热条件下的力学性能测试系统及方法来解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.为了能够测试非导体材料在具有温度梯度条件下的高温模量及强度，本说明书实施例提供了一种非导体材料在单面受热条件下的力学性能测试系统及方法。
6.第一方面，本说明书实施例提供了一种非导体材料在单面受热条件下的力学性能测试系统，包括计算机、环境控制装置、力学性能测试装置和水冷装置；
7.所述力学性能测试装置包括电子万能试验机、壳体、加热线圈、供电组件、变形测试组件和温度监测组件，所述电子万能试验机包括位于上方的第一加载组件和位于下方的第二加载组件，所述第一加载组件的压头、所述加热线圈和所述第二加载组件的压头设置于所述壳体内，所述加热线圈套设于所述第二加载组件的压头的外部，所述第二加载组件上用于放置采用非导体材料制成的试件，所述加热线圈用于对所述第二加载组件的压头进行加热，以使所述压头产生的热量传导至所述试件的底端，所述供电组件与所述加热线圈连接，所述供电组件用于向所述加热线圈供电，所述变形测试组件用于测试所述试件的变形量，所述温度监测组件用于测试所述试件的表面温度，所述计算机分别与所述电子万能试验机、所述供电组件、所述变形测试组件和所述温度监测组件连接；
8.在对所述试件进行力学性能测试时，所述加热线圈在通电时对所述第二加载组件的压头进行加热，使得所述试件的底端至顶端存在温度梯度，在所述试件底端的温度达到目标温度后保持预设时间；
9.所述环境控制装置用于使所述壳体内处于真空环境或惰性氛围环境；
10.所述水冷装置用于对所述第一加载组件和所述第二加载组件进行降温。
11.第二方面，本说明书实施例还提供了一种非导体材料在单面受热条件下的力学性
能测试方法，应用于上述任一项所述的非导体材料在单面受热条件下的力学性能测试系统，所述方法包括：
12.采用毛刷喷溅的方式在所述试件的表面制作高温散斑，先在常温下干燥，再在干燥箱中干燥；
13.对所述力学性能测试系统进行力学性能测试的预处理，以使所述力学性能测试系统处于正常工作状态；
14.利用所述供电组件对所述加热线圈供电，使得所述加热线圈对所述第二加载组件的压头进行加热，以使所述试件的底端至顶端存在温度梯度，在所述试件底端的温度达到目标温度后保持预设时间；
15.对所述电子万能试验机的力传感器清零后按预设启动加载程序直至所述试件失去承载能力后结束试验。
16.本说明书实施例提供了一种非导体材料在单面受热条件下的力学性能测试系统及方法，在对试件进行力学性能测试时，加热线圈在通电时对第二加载组件的压头进行加热，使得试件的底端至顶端存在温度梯度，在试件底端的温度达到目标温度后保持预设时间，这样在加载过程中就可以获得准确的温度和应变场分布，通过电子万能试验机获得试件的压缩、剪切或弯曲的高温模量与强度。因此，上述技术方案相比利用辐射加热的方式对试件整体进行加热，可以测试非导体材料在具有温度梯度条件下的高温模量及强度。
附图说明
17.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本说明书一实施例提供的力学性能测试装置的结构示意图；
19.图2是本说明书一实施例提供的压缩试件单面加热高温试验应变及温度测量光路的结构示意图；
20.图3是本说明书另一实施例提供的力学性能测试装置的结构示意图；
21.图4是本说明书一实施例提供的碳/酚醛单面加热试验压头与试件热端的温度响应的示意图；
22.图5是本说明书一实施例提供的碳/酚醛单面加热试验材料侧壁温度场分布的示意图；
23.图6是本说明书一实施例提供的碳/酚醛单面加热试验材料侧壁应变场分布的示意图；
24.图7是本说明书一实施例提供的碳/酚醛单面受热压缩试件高温引伸计测量端材料变形量的示意图；
25.图8是本说明书一实施例提供的碳/酚醛压缩试件单面加热试验材料侧壁应变场分布的示意图。
26.附图标记：
27.10-试件；
28.3-力学性能测试装置；
29.31-电子万能试验机；
30.311-第一加载组件；
31.311a-第一垫块；
32.311b-隔热毡；
33.311c-止脱片；
34.311d-防辐射挡片；
35.312-第二加载组件；
36.312a-加载轴；
37.312c-压头；
38.312d-第二垫块；
39.312e-水冷套；
40.312f-第一水冷管路；
41.312g-第二水冷管路；
42.32-壳体；
43.321-第一可视窗口；
44.322-第二可视窗口；
45.33-加热线圈；
46.34-供电组件；
47.35-变形测试组件；
48.351-高温引伸计；
49.352-dic镜头；
50.353-补光灯；
51.36-温度监测组件；
52.361-比色高温计；
53.362-红外热像仪。
具体实施方式
54.为使本说明书实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书保护的范围。
55.如图1至图3所示，该力学性能测试系统包括计算机(图中未示出)、环境控制装置(图中未示出)、力学性能测试装置3和水冷装置(图中未示出)；
56.力学性能测试装置3包括电子万能试验机31、壳体32、加热线圈33、供电组件34、变形测试组件35和温度监测组件36，电子万能试验机31包括位于上方的第一加载组件311和位于下方的第二加载组件312，第一加载组件311的压头312c、加热线圈33和第二加载组件312的压头312c设置于壳体32内，加热线圈33套设于第二加载组件312的压头312c的外部，
第二加载组件312上用于放置采用非导体材料制成的试件10，加热线圈33用于对第二加载组件312的压头312c进行加热，以使压头312c产生的热量传导至试件10的底端，供电组件34与加热线圈33连接，供电组件34用于向加热线圈33供电，变形测试组件35用于测试试件10的变形量，温度监测组件36用于测试试件10的表面温度，计算机分别与电子万能试验机31、供电组件34、变形测试组件35和温度监测组件36连接；
57.在对试件10进行力学性能测试时，加热线圈33在通电时对第二加载组件312的压头312c进行加热，使得试件10的底端至顶端存在温度梯度，在试件10底端的温度达到目标温度后保持预设时间；
58.环境控制装置用于使壳体32内处于真空环境或惰性氛围环境；
59.水冷装置用于对第一加载组件311和第二加载组件312进行降温。
60.在本实施例中，在对试件10进行力学性能测试时，加热线圈33在通电时对第二加载组件312的压头312c进行加热，使得试件10的底端至顶端存在温度梯度，在试件10底端的温度达到目标温度后保持预设时间，这样在加载过程中就可以获得准确的温度和应变场分布，通过电子万能试验机31获得试件10的压缩、剪切或弯曲的高温模量与强度。因此，上述技术方案相比利用辐射加热的方式对试件整体进行加热，可以测试非导体材料在具有温度梯度条件下的高温模量及强度。
61.当试件10采用热解类材料制成时，由于试件10在高温氧化环境下会产生分解，因此系统自动降温时，水冷装置需要正常工作同时需要保持舱室内的真空或气氛保护状态，当整体温度降至100℃以下时才可打开壳体32的舱门。
62.供电组件35在为加热线圈33供电时，可根据计算机预先设定的升温程序来执行，温度控制稳定，特别是对于热解类材料，由于材料在高温下产生热解碳化并吸收热量，因此材料整体温度将产生波动且在刚到达保温温度时尤为剧烈，该供电组件35采用负反馈控制抑制热解类材料高温温度波动，保障试验在固定温度点顺利进行。
63.本说明书实施例建立了室温至2500℃温度范围内真空或惰性气氛条件下具有承载能力的烧蚀热解类材料的力学强度测试系统及试验方法，上述方案的材料升温速率快、加热及材料热解均匀和热解过程可控且热解程度控制精度高。对于烧蚀热解类防热材料的典型应用场景如返回舱热防护结构或固体火箭发动机喷管，可在不进行实际飞行、发射或热试车测试的条件下进行地面测试，对热解类防热材料的高温力学性能进行评估，减少设计循环迭代次数和测试周期，显著降低烧蚀防热系统的设计投入。
64.需要说明的是，该系统由两套供电电源(即供电组件34)组成，主供电电源为大功率稳定电源，为整个试验系统进行供电；在试件10加热阶段需开启高频交变电源为感应加热线圈33供电，且材料升温过程中根据计算机系统设定的升温程序进行供电控制，升温速率高且根据程序温度控制稳定，能够经受长时间高功率感应加热带来的大电力负载。
65.在本说明书一个实施例中，加热线圈33采用铜材料制成，水冷装置还用于对加热线圈33进行降温。具体地，水冷装置连接第二水冷管路312g，第二水冷管路312g用于对加热线圈33进行降温。
66.在本实施例中，加热线圈33为铜制线圈，由整根铜管经过机械加工弯曲而成，一般情况下线圈均匀地缠绕成圆柱形空腔，上下底面为加载通道，也可根据试件大小和加热功率高低调整线圈疏密程度及圆柱形加热腔底面直径与高度。
67.在本说明书一个实施例中，水冷装置包括依次连接的室外水冷机、室内水冷机和分水箱，分水箱用于通过第一水冷管路312f对第一加载组件311和第二加载组件312进行降温。
68.在本实施例中，水冷管路(即第一水冷管路312f和第二水冷管路312g)将分水箱后流量不同的冷却水通入试验系统的高温部分，随后回流到室内水冷机和室外水冷机散热。由于感应加热效率很高，即使在长时加热试验时采用上述水冷系统仍能保证测试系统正常工作。考虑到长时试验时系统将产生大量热量及有限室内空间下的散热问题，设置了较大的室外水冷机以提高水冷散热效率；考虑到试验机所在地的天气原因及冷却水缓冲问题，设置了较小的室内水冷机；由于不同部位的发热及水冷需求不一，水冷管路与分水箱相连，控制试验机发热并保证其正常工作，因此通过设有流量计的分水箱将室内水冷机提供的冷却水分为流量不同的多路冷却水以保证系统正常工作。
69.在本说明书一个实施例中，变形测试组件35包括高温引伸计351、dic镜头352和补光灯353，高温引伸计351设置于壳体32内，高温引伸计351的测量端与试件10的表面接触，壳体32设置有第一可视窗口321，dic镜头352和补光灯353设置于第一可视窗口321的外侧。
70.在本实施例中，系统由高温引伸计和dic(digital image correlation，数字图像相关法)测试系统(即包括dic镜头352和补光灯353)组成。高温引伸计在环境舱侧面有单独的小舱，该舱室与主环境舱直接相连，但采用防热材料保证引伸计正常工作。引伸计固定在小舱内两条固定滑轨上，由伺服电机控制其伸缩，可在试验开始前将测量端头与试件保持接触并在测量结束后缩回，减少升降温过程对变形测量的干扰并保护仪器。dic测试系统的摄像头与高温补光光源架设在主环境舱正面的观察窗处(即第一可视窗口321)，补光光源可根据摄像头镜头曝光情况进行调节。
71.在本说明书一个实施例中，温度监测组件36包括比色高温计361和红外热像仪362，比色高温计361用于测量试件10底端的温度，壳体32设置有第二可视窗口322，红外热像仪362设置于第二可视窗口322的外侧，红外热像仪362用于监测试件10除底端外的整体温度场分布。
72.在本实施例中，光电比色高温计361架在主环境舱后观察窗处(即第二可视窗口322)，具有两个测量探头。其中一个对准热端压头根部侧面，监测压头温度变化情况；另一个对准试件与热端压头接触面根部侧面，监测试件根部温度变化情况，并分别根据这两点的温度值变化反馈控制供电系统，使材料按照预设温度曲线升温。红外热像仪362紧邻光电比色高温计361架设，以监测除热端根部外的整个试件温度场分布。
73.在本说明书一个实施例中，环境控制装置包括真空单元和惰性气体供给单元，真空单元用于对壳体32进行抽真空，惰性气体供给单元用于向壳体32供给惰性气体。
74.在本说明书一个实施例中，真空单元包括机械式真空泵和扩散式真空泵。
75.在本实施例中，真空单元由机械式真空泵和扩散式真空泵构成，惰性气体供给单元通过气瓶向壳体32内注入高纯保护气，通过压力表控制气体在舱室内的压强。
76.若试验的真空度要求较低，仅使用机械式真空泵，真空度可达5pa；若真空度要求较高，同时使用扩散式真空泵，则真空度最低可达0.025pa；若试验需要通入保护性气氛，则舱内最大压力可达0.2mpa。
77.综上，上述方案可用于测试非导体材料的单轴压缩、弯曲和剪切强度，解决了这类
材料在高温力学测试中升温速率慢、单面加热不均匀、温度场和应变场分布难以测量等问题。具体地，采用感应加热原理加热第二加载组件312的压头312c，并通过热传导对与压头312c接触的试件10端面进行加热，提供试件10端面最高温度达2000℃的高温环境；测试系统采用真空环境舱使得常温绝对真空度可达0.025pa，并可根据需要通入定量的保护性气氛；通过对加热线圈33通入高频交变电流使置于线圈中的压头312c(采用导体材料制成)快速升温至预设温度，采用比色高温计测量第二加载组件312的压头312c的平均温度和试件10的加热端面根部温度，使材料沿着力学载荷施加方向产生一定温度梯度，特别是对航天用烧蚀热解防热材料，可使其在高温下热解从而形成特定的复合结构，在保温一定时间后进行加载至破坏并获得材料的高温模量和强度。本发明具有材料升温速率高、端面温度均匀可控及复合结构温度场与应变场测量精度高等优点，特别是可模拟航天器或固体火箭发动机烧蚀防热材料在高温极端载荷作用下生成复合结构后的高温力学响应。
78.此外，本说明书实施例还提供了一种非导体材料在单面受热条件下的力学性能测试方法，应用于上述任一项实施例中的非导体材料在单面受热条件下的力学性能测试系统，该方法包括：
79.采用毛刷喷溅的方式在试件10的表面制作高温散斑，先在常温下干燥，再在干燥箱中干燥；
80.对力学性能测试系统进行力学性能测试的预处理，以使力学性能测试系统处于正常工作状态；
81.利用供电组件34对加热线圈33供电，使得加热线圈33对第二加载组件312的压头312c进行加热，以使试件10的底端至顶端存在温度梯度，在试件10底端的温度达到目标温度后保持预设时间；
82.对电子万能试验机31的力传感器清零后按预设启动加载程序直至试件10失去承载能力后结束试验。
83.需要说明的是，由于该测试方法与上述测试系统同属于一个相同的发明构思，因此二者具有相同的有益效果，在此对测试方法的有益效果不进行赘述。
84.上述试验方法采用接触式热传导的方法对材料进行单面加热，热端压头力学强度高且耐高温性能好，可以保证在真空或保护性气氛的高温条件下(2000℃以下)对试件进行直接加载，热端压头高温刚度好，不会产生高温蠕变或破坏，材料加载的位移测量精准；本方法不用对试件进行预先热处理，材料形成的温度梯度或烧蚀热解类材料高温下产生的复合结构可精准测量。
85.在一些实施方式中，高温散斑需要在常温下先干燥两小时，而后在干燥箱中100℃下干燥两小时。
86.在一些实施方式中，试验开始前总预载荷为50n，预载荷加载速率为2mm/min；dic两个拍摄镜头与试件面法线夹角均为20
°
，高温补光灯垂直直射dic拍摄试件表面。
87.在一些实施方式中，若试验的真空度要求较低，仅使用机械式真空泵，真空度可达5pa；若真空度要求较高，同时使用扩散泵，则真空度最低可达0.025pa；若试验需要通入保护性气氛，则舱内最大压力可达0.2mpa。
88.在一些实施方式中，试件的热端升温速率为10℃/s，加载速率为0.5mm/min。
89.在一些实施方式中，加热线圈内的热端压头材料可选用钼镧合金(适用温度范围
为：rt(室温)～1400℃)，热可选用高温强化石墨(适用温度范围为：rt(室温)～2000℃)；冷端压头可选用氧化铝或氧化锆陶瓷。
90.下面以实际应用实施例对试验方法的具体步骤进行说明，对碳/酚醛复合材料在真空条件下材料热端为1000℃时的压缩模量及强度进行测试。
91.(1)采用毛刷喷溅的方式给材料表面制作高温散斑，先在室温下干燥2小时，再在干燥箱中100℃干燥2小时。
92.(2)试验开始前应检查试验系统各部分是否可正常运行，检查水冷机和分水器水阀是否打开至合适位置，冷却水管路接头处是否漏水；打开试验系统主电源，检查万能试验机联机和加载是否正常；检查各舱室气阀是否处于关闭状态；检查夹具是否按照对应力学试验标准安装；检查计算机控制系统是否可以联动控制各个子系统；检查万能试验机主机测力和位移传感器是否正常工作；检查dic和高温引伸计变形测量系统是否都能正常工作；检查红外热像仪和光电比色高温计是否能测量材料表面温度。
93.(3)检查试件外观，用卡尺测量试件的几何尺寸，试件的截面尺寸为99.6mm2。
94.(4)打开舱门，安装试件，保证试件轴线和试验机的加载轴线重合。
95.(5)安装引伸计，保证引伸计测量端与试件完全接触。
96.(6)关闭舱门，启动试验软件，施加10n预紧力夹紧试件，架设dic镜头与高温补光灯，使镜头与试件散斑表面平行，对镜头焦距进行微调获得最清晰的散斑图像。对试件施加预载荷40n，观察引伸计读数是否正常，若不正常检查引伸计的安装与接线，直到示数正常为止。
97.(7)调整光电比色高温计对准位置，使其分别对准热端夹具根部和试件热端根部侧面，并保证其紧固不晃动。
98.(8)调整红外热像仪角度，使热像仪镜头平面与比色高温计测量点平面平行，对镜头焦距进行微调，输入试验材料热像仪测温的相关参数，获得室温下材料表面温度场分布。
99.(9)采用机械式真空泵使舱内真空度达到5pa以下，并在试验过程中继续使用真空泵保持真空度。
100.(10)通过计算机控制系统设置热端夹具升温速率为10℃/s，打开感应线圈高频电源并开始加热，材料热端达到1000℃后对试验机力传感器清零，而后按照预设程序进行力学加载，加载速率为0.5mm/min。在加载开始的同时开始dic、高温引伸计、比色高温计和红外热像仪的数据采集，加载直至材料失去承载能力(载荷降至最大载荷的50％以下)后结束试验。
101.(11)关闭高频加热电源，关闭试验控制程序，停止数据采集并保存材料的位移-载荷数据、比色高温计的温度数据、红外热像仪的温度场数据、dic拍摄的图像和引伸计的变形数据。
102.(12)关闭真空泵(或关闭舱室气氛进气口与高纯气瓶阀门)，等材料自然降温至100℃以下后直接打开放气旋钮，最后打开舱门。
103.(13)根据光电比色高温计测量的材料与夹具热端升温历程绘制材料热端根部侧面温度响应曲线如图4所示。
104.(14)根据普朗克定律及试验前测得的材料参数，设置材料的发射率为0.94，试验系统观察窗的红外透过率为0.92，经过参数校正，红外热像仪拍摄的材料侧壁热端温度达
到约920℃时温度场分布如图5所示。取红外热像仪拍摄的材料加热时温度场中光电比色高温计监测点的升温历程，并将两温度数据进行对比，可知两种测量方法所得数据的温度差≯5℃，因此两种方法测量的温度数据均准确可靠。
105.(15)对dic测试系统拍摄的图像进行灰度化处理，将图像信息转化为矩阵，矩阵位置即为像素点位置，相应的数值为图像灰度值。通过newton-raphson方法进行迭代求解获得图像内像素点的位移并转化为应变场，在碳/酚醛试件压缩加载方向上，试件达到1000℃并开始加载时，材料的应变场分布如图6所示。
106.(16)根据高温引伸计测量所得数据，材料达到1000℃后试验机开始加载时两测量端间的材料变形量如图7所示。取dic测试的材料应变场中高温引伸计两测试端点间的应变数据，通过均匀化处理可得，dic测试系统与高温引伸计测得的数据基本一致，最大变形量差≯50μm，因此两种应变测试方法所得数据均准确有效。
107.(17)根据试验中所得材料高温应变数据，取两种测试方法所得平均值并结合试验机所得材料应力数据绘制碳/酚醛复合材料在热端温度为1000℃时的应力应变曲线，如图8所示。根据应力应变曲线可得，该应力状态下材料的高温力学性能及材料参数如表1所示。
108.表1碳/酚醛材料参数与单面受热条件下的高温力学性能
[0109][0110]
在本说明书一个实施例中，第一加载组件311还包括第一垫块311a、隔热毡311b和止脱片311c，第一垫块311a用于与试件10的顶端接触，第一加载组件311的压头312c内设置有用于容纳第一垫块311a的第一腔体，止脱片311c位于第一垫块311a的下方，用于防止第一垫块311a从第一腔体内脱离，隔热毡311b包覆于第一加载组件311的压头312c的外壁面。
[0111]
在本实施例中，试件上端接触的为冷端垫块，通过设置止脱片311c固定在冷端夹具内以提高试验效率。通过在试验机加载与固定轴上设置高导热水冷套使试验机能够在超高温下正常工作，且轴体温度≯50℃。同时，为防止高温红热的夹具与试件的热辐射对水冷套的冷却效率产生影响，在试验机轴体上安装了防辐射挡片；在冷端夹具上套上了一层隔热毡，同样起到了对夹具的防隔热作用。
[0112]
在本说明书一个实施例中，第一垫块311a采用高强陶瓷材料(即高强度非导体类材料)制成。
[0113]
在本说明书一个实施例中，第二加载组件312还包括第二垫块312d，第二垫块312d用于与试件10的底端接触，第二加载组件312的压头312c内设置有用于容纳第二垫块312d的第二腔体。
[0114]
在本说明书一个实施例中，第二垫块312d在氧化性氛围下可用钼镧合金制成，在非氧化性氛围下采用高强石墨或碳/碳复合材料制成。
[0115]
在本实施例中，采用高强度导体材料作为加热端夹具，高频交变电流通过感应线圈时产生涡流，使热端夹具产生焦耳效应从而使其迅速升温，通过热传导使试件与热端夹具接触面升温，并使试件产生温度梯度。即，使压头312c尽量不产生焦耳效应，而希望第二垫块312d尽量产生更多的焦耳效应。
[0116]
在本说明书一个实施例中，第二垫块312d包括两个分体结构，位于上方的分体结
构和位于下方的分体结构的接触面为弧面，试件10所在的直线经过弧面的弧心。
[0117]
在本实施例中，与试件下端接触且被感应线圈围绕的是热端夹具，由于试验机下端为固定轴，因此试件加载时为防止试件装配不齐导致的偏载，将热端垫块设计为带有滑动垫块座的分体式结构。
[0118]
需要说明的是，上述方案是通过感应加热热端夹具及垫块的方式对非导体类测试材料产生接触传热并使其温度升高同时在力学载荷加载方向上产生温度梯度。在氧化性气氛下，热端夹具与垫块的及测试材料热端接触面侧壁的温度范围为rt(室温)-1400℃；若在本装置外围套用真空环境仓，且真空度低于0.05pa时材料热端最高温度可达2000℃。
[0119]
综上，试验时通过高温计测量材料侧壁温度反馈调节感应线圈电流实现试件所需升温历程。通过冷却水循环系统控制感应线圈与两端夹具的温度，使测试装置能够正常工作，并将本装置的热端温度上限提升至2000℃。该试验装置对非导体类材料单面加热时升温速率快，测试温度范围广，升温历程稳定可控，适用于非导体类材料具有温度梯度时的单轴高温压缩力学性能测试。
[0120]
本发明构建了能够在室温至2000℃温度范围内采用感应加热夹具与垫块并与非导体类材料试件接触传热的单侧加热条件下的高温压缩力学性能试验装置与测试方法，能够监测试件与夹具垫块特定部位温度响应，升温迅速准确，能够获得测试试件在不同温度分布条件下的高温压缩强度，解决了力学载荷与热载荷同轴加载且具有一定梯度时非导体类材料高温压缩力学性能测试的难题。
[0121]
需要说明的是，由于该测试方法与上述测试装置同属于一个相同的发明构思，因此二者具有相同的有益效果，在此对测试方法的有益效果不进行赘述。
[0122]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
[0123]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本说明书的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本说明书进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本说明书各实施例技术方案的精神和范围。