复合材料热应力检测设备

本说明书涉及热应力测试，具体为一种复合材料热应力检测设备，该设备能够检测复合材料在激光照射加热条件下所产生的热应力情况。复合材料包括而不限于陶瓷基复合材料、碳纤维增强碳复合材料、高温合金基复合材料、碳化硅增强钛基复合材料、玻璃纤维增强酚醛树脂基复合材料、碳纤维增强聚酰亚胺基复合材料、硅橡胶基复合材料等材料，在激光照射加热条件下所产生的热应力情况。

背景技术：

1、随着激光技术的快速发展，激光设备在众多领域得到广泛应用。然而，激光的高能量特性会使得某些材料在高温条件下可能发生形变或损坏。因此，对于某些可以被应用到可能会被应用到高温环境中的材料（例如，陶瓷基复合材料）来说，热应力的测试显得尤为重要。

2、目前，市场上缺乏一种能够检测材料在高温条件下的热应力的检测设备，因此，不能满足在研究材料热物性能方面的需求。

技术实现思路

1、本说明书旨在提供一种复合材料热应力检测设备，以检测陶瓷基复合材料在受到激光高温照射条件下的热应力情况。当然，本说明书的检测设备也可以用于检测其他种类的复合材料，例如碳纤维增强碳复合材料、高温合金基复合材料、碳化硅增强钛基复合材料、玻璃纤维增强酚醛树脂基复合材料、碳纤维增强聚酰亚胺基复合材料、硅橡胶基复合材料等材料。

2、本说明书一些实施例公开了一种复合材料热应力检测设备，包括：激光设备，所述激光设备用于发射加热被检测件的激光束；检测台，所述检测台用于放置所述被检测件；至少一个应力传感器，所述至少一个应力传感器用于检测所述被检测件在被所述激光束照射加热的条件下的应力信号；电桥电路，所述电桥电路用于将所述至少一个应力传感器所采集到的应力信号转换成电压或电流；数据采集器，所述数据采集器用于获取所述电桥电路输出的电压或电流信号并转换为数字信号进行存储；以及数据显示器，所述数据显示器用于获取所述数据采集器的存储数据并以可视化形式显示出所述被检测件在被所述激光束照射加热条件下的热应力情况。

3、在一些实施例中，所述至少一个应力传感器包括三个以上应力传感器，并以所述被检测件上的被照射加热区域为中心沿着至少三个不同方向进行分布。

4、在一些实施例中，所述至少一个应力传感器在每个方向上分布至少两个。

5、在一些实施例中，所述激光设备包括：激光发射模块，所述激光发射模块用于输出激光束；光束调节模块，所述光束调节模块用于调节所述激光束的照射方向、大小和/或形状；功率控制模块，所述功率控制模块用于调节所述激光束的照射功率；以及控制台，所述控制台用于作为统一控制所述激光发射模块、所述光束调节模块和所述功率控制模块的操作平台。

6、在一些实施例中，所述激光发射模块包括：激光产生器，所述激光产生器用于产生初始激光束；以及激光放大器，所述激光放大器用于对所述初始激光束的能量和亮度进行放大以获得所述激光束。

7、在一些实施例中，所述光束调节模块包括：平移调节机构，所述平移调节机构用于线性移动所述激光发射模块；旋转调节机构，所述旋转调节机构用于旋转所述激光发射模块；大小调节机构，所述大小调节机构用于通过调整所述激光束的发散角或聚焦程度来改变所述激光束的大小；和/或形状调节机构，所述形状调节机构用于改变所述激光束的形状。

8、在一些实施例中，功率控制模块包括：功率检测器，所述功率检测器用于检测所述激光束的功率；以及功率调节器，所述功率调节器用于根据所述功率检测器所反馈的所述激光束的功率调整所述激光发射模块输出所述激光束的功率。

9、在一些实施例中，所述至少一个应力传感器的部分或全部包括：基底层，所述基底层采用耐高温金属或陶瓷材料制造；敏感栅层，所述敏感栅层采用金属材料和/或半导体材料制造；保护层，所述保护层采用高温无机胶、氧化铝或氧化硅制造；绝缘层，所述绝缘层采用耐高温胶或氧化铝陶瓷制造；以及引线，所述引线采用耐高温且导电性好的贵金属材料制造。

10、本说明书一些实施例至少可以实现以下有益效果：可以方便地检测不同陶瓷基复合材料在不同条件的激光照射加热下的热应力情况，为研究和应用不同材料的热物性能提供有力支持。

11、本说明书中的抗激光照射性能，可以指在具有不同照射角度、不同照射功率、不同照射时间、不同形状和/或不同大小的激光束的照射条件下，被检测件的被照射区域周围所表现出来的应力情况。

技术特征：

1.一种复合材料热应力检测设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的复合材料热应力检测设备，其特征在于，所述至少一个应力传感器包括三个以上应力传感器，并以所述被检测件上的被照射加热区域为中心沿着至少三个不同方向进行分布。

3.根据权利要求2所述的复合材料热应力检测设备，其特征在于，所述至少一个应力传感器在每个方向上分布至少两个。

4.根据权利要求1所述的复合材料热应力检测设备，其特征在于，所述激光设备包括：

5.根据权利要求4所述的复合材料热应力检测设备，其特征在于，所述激光发射模块包括：

6.根据权利要求4所述的复合材料热应力检测设备，其特征在于，所述光束调节模块包括：

7.根据权利要求4所述的复合材料热应力检测设备，其特征在于，功率控制模块包括：

8.根据权利要求1所述的复合材料热应力检测设备，其特征在于，所述至少一个应力传感器的部分或全部包括：

技术总结本说明书公开了一种复合材料热应力检测设备，包括：激光设备，激光设备用于发射加热被检测件的激光束；检测台，用于放置被检测件；至少一个应力传感器，用于检测被检测件在被激光束照射条件下的热应力信号；电桥电路，用于将至少一个应力传感器所采集到的应力信号转换成电压或电流；数据采集器，用于获取电桥电路输出的电压或电流信号并转换为数字信号进行存储；以及数据显示器，用于获取数据采集器的存储数据并以可视化形式显示出被检测件在被激光束照射加热条件下的热应力情况。本说明书的复合材料热应力检测设备可以方便地检测陶瓷基复合材料在激光照射加热条件下的热应力情况，为研究和应用陶瓷基复合材料热物性能提供有力支持。技术研发人员：王贺权,张佳平,郜佳乐,陈婧,艾延廷,王志,王彬旭受保护的技术使用者：沈阳航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9