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耐高温材料广泛的应用于航空航天领域,这些材料可能会受到高温和快速温度波动的影响,其力学性能在热冲击后会发生变化,从而影响飞机性能和乘员安全。然而,由于大多数测试设备的升温速率较低,因此难以测量材料在热冲击后的力学性能。因此,研制具有快速升温速率的高温力学试验装置具有十分重要的意义。具体研究内容如下:(1)针对高温环境的营造、试件的高温夹持和试件在高温下的应变测量这三个难点对高温力学试验装置进行设计。采用感应加热方法营造高温环境,该方法具有快速的加热速率,升温速率可达800℃/min;采用SiC陶瓷材料制作高温夹头并对夹头进行受力分析;采用LVDT位移传感器间接测量试件的位移。依照各部分的功能,将装置分为加载与夹持单元、基准框架单元、加热与冷却单元、测量单元和真空单元。装置的主要指标为:温度测量区间是常温-1200℃,位移测量区间是0-2mm,拉伸力测量区间是0-100Kg。(2)进行高温力学试验装置的软件系统设计,采用典型材料进行拉伸试验来验证装置的重复性,设计了一种线性误差修正算法来提高应变测量精度。通过获得的6061铝合金和Q235钢的拉伸应力-应变曲线显示了装置具有良好的重复性;提出了LVDT位移传感器的应变测量修正算法,首先对连接件的变形进行修正,其次对试件加载段和过渡段的变形进行修正,结果表明:连接件的变形仅与拉伸力有关,连接件的变形?L连接件和拉伸力F的关系为?L连接件=3.55x10-5*F,应变修正后装置所测的材料杨氏模量E1和修正前装置所测的材料杨氏模量E2的关系为E1=2.112*E2。(3)通过材料在常温下的拉伸试验和在高温下的力学性能测试来验证装置的性能。采用6061铝合金进行常温下的拉伸试验,探究了拉伸速度不同时装置的重复性和拉伸速度对材料力学性能的影响,得到的结论有:拉伸速度不同时装置仍具有良好的重复性,拉伸速度的改变不会对6061铝合金的杨氏模量造成影响。进行石墨的高温力学性能测试,结果表明:石墨试样的杨氏模量随温度的升高而增大;经过18次预加载热冲击试验后,石墨试件的杨氏模量较初始值下降约25%。总之所有的结果显示该装置可为高温环境下试件的力学性能测试提供平台。