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一种高温柔性加载装置

阅读：683发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种高温柔性加载装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种高温柔性加载装置，属于实验力学领域，本发明的加载装置包括单个或者若干个加热加载荷单元，若干个加热加载荷单元实现分区热加载力加载，所述的一个加热加载荷单元自下而上依次包括热电偶、加热体、保温隔热层、水囊罩；所述的水囊罩与保温隔热层形成的空间内为水囊；本发明装置简单可靠，加温迅速、加载精度高，试验成本低；通过对试验件表面进行覆盖柔性加热膜及隔热材料，对试验件进行快速加温，由于加热膜直接覆盖在试验件上，故加温迅速，试验件表面温度在数十秒内可高达300℃～1000℃，在加热层外面铺设保温隔热层，很好的保证加温的速度和能耗的损失，再采用水囊进行加载，满足柔性快速加温加载的试验要求。，下面是一种高温柔性加载装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种高温柔性加载装置，其特征在于，所述的加载装置包括单个或者若干个加热加载荷单元，若干个加热加载荷单元实现分区热加载力加载，所述的一个加热加载荷单元自下而上依次包括热电偶（6）、加热体（2）、保温隔热层（3）、水囊罩（4）；所述的水囊罩（4）与保温隔热层（3）形成的空间内为水囊（5）；
对于金属材料的试验件安装时，首先在金属试验件表面需要测温的点安装热电偶（6），并将热电偶（6）引线引出加热区，然后铺设绝缘层（1），再在绝缘层（1）上放置加热体（2），后在加热体（2）上放置保温隔热层（3）；之后再绑定在试验件（11）上，安装水囊及水囊罩，完成安装；
对于非导体材料的试验件则无需安装绝缘层，可直接放置加热体（2），在加热体（2）上放置保温隔热层（3），最后将上述各部分绑定在试验件上，安装水囊及水囊罩，完成安装。
2.根据权利要求1所述的一种高温柔性加载装置，其特征在于，所述的保温隔热层由玻璃纤维布及硅橡胶板组成。
3.根据权利要求1所述的一种高温柔性加载装置，其特征在于，所述的热加载装置在低于200℃热加载温度时，采用胶接方式将热电偶（6）、绝缘层（1）、加热体（2）、保温隔热层（3）绑定在试验件（11）上；热加载温度在200℃～1000℃时，通过玻璃纤维扎带将热电偶（6）、绝缘层（1）、加热体（2）、保温隔热层（3）绑定在试验件（11）上。
4.根据权利要求1所述的一种高温柔性加载装置，其特征在于，所述的水囊罩（4）的上方分别设置有进水口（7）、压力表（8）；所述的水囊（5）连接水压源，通过对水囊（5）施加水压，实现加载装置中力载荷的施加。
5.根据权利要求1所述的一种高温柔性加载装置，其特征在于，所述的加热体（2）包括加热单元接线端子（9）以及电热单元（10），接通电源实现加载装置中热载荷的施加。

说明书全文

一种高温柔性加载装置

技术领域

[0001] 本发明属于实验力学领域，具体是一种高温柔性加载装置。

背景技术

[0002] 在航空、航海、交通、道桥、建筑、港口工程结构中，各种材料所构成的结构件均为复杂的受力构件，它们都长期处于各种环境下的复杂受力状态下，因而这些构件在各种环境下的结构强度是结构力学中的重要研究课题。特别是在现代工程结构设计中，必须研究结构在复杂载荷和环境下的强度问题，在这些复杂载荷和环境下的强度问题中高温环境下实现载荷的柔性施加是最为难于实现的，故迫切需要在试验室中实现对各种工程结构进行复杂载荷、高温环境状态的施加，来考核工程结构的机械强度，为结构设计提供科学依据，为下一步的理论建立做准备。

[0003] 长期以来，对于这一类结构试验实现低成本化是十分困难的。目前可以采用石英灯加温的方法是无法来实现，主要是加载装置的遮挡，对结构表面的温度施加造成无法解决的缺憾，关键的问题是无法解决对结构进行均布或面载荷、温度的施加，且这些石英灯及设备价格昂贵，光污染严重，对使用环境及人员操作都有严格的要求，且高能耗、使用起来需要很高的试验成本。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术中存在的问题，公开了一种高温柔性加载装置，该装置通过对试验件表面进行直接覆盖柔性加热膜及隔热材料，对试验件进行快速加温，由于加热膜直接覆盖在试验件上，故加温迅速；可以设置若干加载单元解决了分区加温与加载的难题，并且试验成本低、技术效果好。

[0005] 本发明是这样实现的：一种高温柔性加载装置，其特征在于，所述的加载装置包括一个或者若干个加热加载荷单元，所述的一个加热加载荷单元自下而上依次包括热电偶、加热体、保温隔热层、水囊罩；所述的水囊罩与保温隔热层形成的空间内为水囊。

[0006] 加热体与保温隔热层形成加热结构直接覆盖在试验件上，实现对试验件表面直接接触，实现对试验件表面的柔性覆盖；利用加热体直接覆盖在试验件上的方法，实现对试验件表面直接接触，保证加温迅速、节能，同时很好的解决了分区加温与加载的难题，同样也解决了光污染的问题。

[0007] 在加热层外面铺设保温隔热层，很好的保证加温的速度和能耗的损失，再采用水囊进行加载，很好的实现了柔性快速加温加载的试验要求。

[0008] 对于金属材料的试验件安装时，首先在金属试验件表面需要测温的点安装热电偶，并将热电偶引线引出加热区，然后铺设绝缘层，再在绝缘层上放置加热体，后在加热体上放置保温隔热层；之后再绑定在试验件上，安装水囊及水囊罩，完成安装；对于非导体材料的试验件则无需安装绝缘层，可直接放置加热体，在加热体上放置保温隔热层，最后将上述各部分绑定在试验件上，安装水囊及水囊罩，完成安装。

[0009] 进一步，所述的保温隔热层由玻璃纤维布及硅橡胶板组成。

[0010] 进一步，所述的热加载装置在低于200℃热加载温度时，采用胶接方式将热电偶、绝缘层、加热体、保温隔热层绑定在试验件上；热加载温度在200℃～1000℃时，通过玻璃纤维扎带将热电偶、绝缘层、加热体、保温隔热层绑定在试验件上。

[0011] 进一步，所述的水囊罩的上方分别设置有进水口、压力表；所述的水囊连接水压源，通过对水囊施加水压，实现加载装置中力载荷的施加。

[0012] 进一步，所述的加热体包括加热单元接线端子以及电热单元，接通电源实现加载装置中热载荷的施加。通过加热单元接线端子以及电热单元对试验件进行加热，即可实现对试验件受热面的热载荷的施加。

[0013] 本发明与现有技术的有益效果在于：本发明的装置简单可靠，加温迅速加载精度高，试验成本低的高温柔性加载技术：通过对试验件表面进行覆盖柔性加热膜及绝缘隔热材料，对试验件进行快速加温，由于加热膜直接覆盖在试验件上，故加温迅速，试验件表面温度在数十秒内可高达300℃～1000℃，在加热层外面铺设保温隔热层，很好的保证加温的速度和能耗的损失，再采用水囊进行加载，很好的实现了柔性快速加温加载的试验要求
采用加热体直接覆盖在试验件上的方法，实现对试验件表面直接接触，实现对试验件表面的柔性覆盖，保证加温迅速、节能；同时采用在加热层外面铺设保温隔热层，很好的保证加温的速度和能耗的损失，再采用水囊进行加载，很好的实现了柔性快速加温加载的试验要求；本发明解决了分区加温与加载的难题，同样也解决了光污染的问题；
本发明方法科学、原理清晰、方法简单、试验成本低、技术效果好。可广泛的应用于航空航天、交通等工程结构的高温环境下的强度试验研究。
附图说明

[0014] 图1为本发明高温柔性加载装置中单个加热加载荷单元的结构示意图；图2为本发明高温柔性加载装置中加热单元示意图；
图3为本发明高温柔性加载装置中分区热加载力加载示意图；
其中，1-绝缘层，2-加热体，3-保温隔热层，4-水囊罩，5-水囊，6-热电偶，7-进水口，8-压力表，9-加热单元接线端子，10-电热单元，11-试验件。

具体实施方式

[0015] 为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以下列举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0016] 如图1 图2所示，本发明第一种结构试验的高温柔性加载装置包含一个加热体2、~一个绝缘层1、一个保温隔热层3、一个水囊5和水囊罩4、一个热电偶6，由上述的步骤依次安装，组成一个具有加热载加力载能力的加热加载装置；所述热加载装置，对于金属结构安装时，先在金属结构表面需要测温的点安装热电偶（控制该区域的温度需要），并将热电偶6引线引出加热区，然后铺设绝缘层1，再在绝缘层1上放置加热体2，加热体2包括加热单元接线端子9以及电热单元10，接通电源实现加载装置中热载荷的施加。最后在加热体2上放置玻璃纤维布及硅橡胶板组成的保温隔热层（用玻璃纤维扎带将上述各部分绑定在结构试验件上，安装水囊5及水囊罩4）。

[0017] 对于非导体材料的结构试验件则无需安装绝缘层，可直接放置加热体2，在加热体2上放置保温隔热层3，最后用玻璃纤维扎带将上述各部分绑定在结构试验件11上，安装水囊5及水囊罩4，完成加热加载装置的安装。

[0018] 按照热加载的要求，设定好温度控制器的温度，然后接通电源，通过所述的热加载装置对试验件进行加热、完成单个热加载装置的安装，即可实现对试验件受热面的热载荷的施加。

[0019] 按照力加载的要求，连接水压源，通过对水囊5施加水压，完成力载荷和热载荷的施加。根据试验要求，可与温度及力值加载的要求进行同步或分步热加载和力加载，完成单个热加载力加载装置的安装，即可实现对试验件受热面的热载荷的施加和力载荷的施加。

[0020] 如图3所示：本发明第二种实施方式为多区域的热加载装置，包括：多个加热加载荷单元；所述一个热加载力加载装置包含一个加热体、一个绝缘层、一个保温隔热层、一个热电偶、一个水囊及水囊罩，由上述的步骤依次安装，组成一个具有加热加力的热加载力加载装置；按照多区域热加载力加载的要求，分别对各个加热加力区域设定好温度控制器的温度，然后接通电源，通过所述的多个热加载装置对试验件进行加热、完成多个热加载装置的安装，实现对试验件多区域受热面的热载荷的施加。按照各个分区力加载的要求，连接水压源，通过对水囊施加水压，完成各个区域的力载荷和热载荷的施加。

[0021] 试验件所述热加载装置在低于200℃热加载温度时，可采用胶接方式对装置进行固定；热加载温度在200℃～1000℃时，所述装置与试验件用玻璃纤维扎带固定在一起；试验结束后，可将热加载装置卸下，便于热加载装置的重复利用。根据对结构热加载温度的高低选择不同材料不同厚度的绝缘层和保温层。

[0022] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

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