(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210897861.9 (22)申请日 2022.07.28 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 许承海　林晓初　孟松鹤　解维华　 易法军　 (74)专利代理 机构 北京格允知识产权代理有限 公司 11609 专利代理师 张沫 (51)Int.Cl. G01N 3/18(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) (54)发明名称 一种测试材料在高温环境下的力学性能测 试系统及方法 (57)摘要 本说明书涉及力学性能测试技术领域， 特别 涉及一种测试材料在高温环境下的力学性能测 试系统及方法， 在对试件进行力学性能测试时， 第一加载组件和第二加载组件对试件施加预载 荷， 并通过调节第二加载组件， 使第一加载组件 和第二加载组件的预载荷不变， 这样就可以避免 由于自身热膨胀， 已放置在位于下方的加载组件 上的材料会在加载前产生预载荷， 特别是对于高 温线膨胀系数比较大的材料， 甚至可能会出现在 加载前就产生破坏与碎裂； 而且通过设置固定组 件对试件进行固定， 这样在调节第二加载组件 时， 也不会导致试件倾倒。 因此， 上述技术方案可 以解决试件可能在加载前就因升温而导致破坏 与碎裂的问题。 权利要求书2页 说明书11页 附图5页 CN 115184179 A 2022.10.14 CN 115184179 A 1.一种测试材料在高温环境下的力学性能测试系统， 包括计算机(1)、 力学性能测试装 置(3)和水冷装置(4)； 所述力学性能测试装置(3)包括电子万能试验机(31)、 高温炉(34)、 供电组件(35)、 变 形测试组件(36)和温度监测组件(37)， 所述电子万能试验机(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)， 所述第二加载组件(312)包括加载轴(312a)、 与所述加载轴(312a)连接的压缩杆(312b)、 与所述压缩杆(312b)连接的压头(312c)和位于 所述压头(312c)上方的固定组件(312d)， 所述压头(312c)上放置有采用测试材料制成的试 件(10)， 所述固定组件(312d)用于固定所述试件(10)， 所述供电组件(35)与所述高温炉 (34)连接， 所述供电组件(35)用于向所述高温炉(34)供电， 所述变形测试组件(36)用于测 试所述试件(10)的变形量， 所述温度监测组件(37)用于测试所述试件(10)的表面温度， 所 述计算机(1)分别与所述电子万能试验机(31)、 所述供电组件(35)、 所述变形测试 组件(36) 和所述温度监测组件(37)连接； 在对所述试件(10)进行力学性能测试 时， 所述高温炉(34)被所述供电组件(35)加热至 目标温度， 所述固定组件(312d)固定好所述试件(10)， 所述第二加载组件(312)带动所述试 件(10)上升至所述高温炉(34)内， 所述第一加载组件(311)和所述第二加载组件(312)对 所 述试件(10)施加预载荷， 并通过调节所述第二加载组件(312)， 使所述第一加载组件(311) 和所述第二加载组件(312)的预 载荷不变； 所述水冷装置(4)用于对所述第一加载组件(311 )和所述第二加载组件(312)进行降 温。 2.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述固定组件(312d)包括一个垫板 (312d1)、 两个侧板(312d2)和一个顶板(312d3)， 所述垫板(312d1)和所述侧板(312d2)固定 于所述压头(312c)上， 两个所述侧板(312d2)相互平行， 所述垫板(312d1)与所述顶板 (312d3)相互平行， 所述侧板(312d2)与所述垫板(312d1)垂直且连接， 所述顶板(312d3)可 沿两个所述侧板(312d2)之间朝向或远离所述垫板(312d1)移动， 以利用所述垫板(312d1) 和所述顶板(312d3)将所述试件(10)固定 。 3.根据权利要求2所述的系统， 其特征在于， 所述固定组件(312d)还包括螺纹构件 (312d4)， 所述螺纹构件(312d4)与所述顶板(312d3)连接， 通过旋拧所述螺纹构件(312d4) 带动所述顶板(312d3)朝向或远离所述垫 板(312d1)移动。 4.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述第一加载组件(311)和所述第二加载 组件(312)均包括位于所述高温炉(34)外的水冷套(312e)、 水冷管路(312f)、 防辐射挡板 (312g)、 绝缘片(312h)， 所述水冷套(312e)套设于所述加载轴(312a)的外部， 所述水冷套 (312e)和所述水冷管路(312f)连接， 所述水冷管路(312f)与所述水冷装置(4)连接， 所述防 辐射挡板(312g)设置于所述高温炉(34)和所述水冷套(312e)之间， 所述绝缘片(312h)与所 述水冷套(312e)相贴。 5.根据权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 所述变形测试组件(3 6)为高温引伸计。 6.根据权利要求5所述的系统， 其特征在于， 所述高温引伸计位于所述高温炉(34)外的 测量部分 设置有防热盾(3 61)。 7.根据权利要求1 ‑6中任一项所述的系 统， 其特征在于， 所述力学性能测试装置(3)还 包括第一壳体(32)和第二壳体(33)， 所述第一加载组件(311)的压头(312c)、 所述高温炉权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115184179 A 2(34)和所述变形测试 组件(36)设置于所述第一壳体(32)内， 所述第二壳体(33)位于所述第 一壳体(32)的下方， 所述第二加载组件(312)的压头(312c)位于所述第二壳体(33)内， 所述 试件(10)采用热解材料制成， 所述第一壳体(32)和所述第二壳体(33)之间具有用于供所述 试件(10)上 下移动的通 孔； 在对所述试件(10)进行力学性能测试时， 所述试件(10)位于所述第二壳体(33)内， 所 述通孔设置有反射箔(38)， 所述高温炉(34)被所述供电组件(35)加热至目标温度， 所述第 二加载组件(312)带动所述试件(10)上升并刺破 所述反射箔(38)后进入位于所述第一壳体 (32)的所述高温炉(34)内， 在所述目标温度保持预设时间； 其中， 所述目标温度为所述试件 (10)通过 热重实验得到预设的热解 程度所对应的温度。 8.根据权利要求7所述的系统， 其特征在于， 还包括环境控制装置(2)， 用于使所述第一 壳体(32)和所述第二壳体(3 3)内处于真空环境或惰性氛围环境。 9.根据权利要求7所述的系统， 其特征在于， 所述温度监测组件(37)包括比色高温计和 热电偶， 所述比色高温计用于测量所述试件(10)在所述高温炉(34)内时的表面温度， 所述 热电偶用于测量所述试件(10)在所述第二壳体(3 3)内时的表面温度。 10.一种测试材料在高温环境下的力学性 能测试方法， 其特征在于， 应用于权利要求1 ‑ 9中任一项所述的测试 材料在高温环境下的力学性能测试系统， 所述方法包括： 检查所述力学性能测试系统是否可以正常工作； 将所述试件(10)固定到所述固定组件(312d)上， 保证所述试件(10)的轴线、 所述第一 加载组件(31 1)和所述第二加载组件(312)的轴线重合； 利用所述第二加载组件(312)将所述试件(10)移动 至位于所述 高温炉(34)内的待加载 位置， 并使所述第一加载 组件(311)和所述第二加载 组件(312)按照预先设置好的预载荷 对 所述试件(10)进行 预紧； 调整所述温度监测组件(37)的比色高温计的位置， 以使所述比色高温计能够测量所述 试件(10)中段的表面温度； 将所述高温炉(34)升高至所述目标温度； 在所述试件(10)的表面温度升温的过程中， 调节所述第二加载组件(312)， 使所述第一 加载组件(31 1)和所述第二加载组件(312)的预 载荷不变。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115184179 A 3