本发明涉及力学性能测试，特别是涉及一种高温力学性能测试装置和方法。
背景技术：
1、随着航空航天事业的不断发展，对应用于该领域的材料提出了更高的要求。这些材料的服役环境非常恶劣和苛刻，往往需要承受高温载荷等复杂载荷，对于应用于航空航天中的新型材料，测量其在服役环境下的力学性能，对于材料应用于该环境下的设计评估具有重要的意义。
2、传统的高温力学性能测量装置多是将试件放置于试验箱内，通过对整个试验箱内进行加热以实现高温环境的模拟，且传统的高温力学性能测量装置多是接触式位移传感器设置于试验箱内，并通过接触式位移传感器对试件的变形进行测量，接触式位移传感器需要在极高的温度下工作，对接触式位移传感器自身的材料性能要求过高；同时接触式位移传感器受到高温的影响，精度较差。如中国专利cn201910942068.4提供的土工合成材料长期力学性能的高低温循环及加载测试装置，其包括温控试验箱、上夹具、下夹具和位移传感器，位移传感器连接于下夹具上，上夹具、下夹具和位移传感器均设置于温控试验箱内，高低温循环及加载测试装置通过空气加热装置(如加热棒)对温控试验箱内部进行稳定升温，温控试验箱内温度较高，该位移传感器需要承受高温，对其材料性能要求较高，且其测试精度易受高温的影响。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种高温力学性能测试装置和方法，以解决上述现有技术存在的问题，对系统的各部件的材料性能要求较低，能够保证位移测量的测量精度。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、本发明提供了一种高温力学性能测试装置，包括加载装置、加热部件、引伸装置和非接触位移测量装置，所述引伸装置和所述非接触位移测量装置均至少为一个，各所述引伸装置包括至少一个引伸部件，所述加载装置用于固定试件的两端并对所述试件进行应力加载，所述加热部件用于对所述试件进行加热，所述试件的标距段的两端的至少一端设置有至少一个所述引伸部件，各所述引伸部件的一端固定连接于试件或所述加载装置的加载头上，各所述引伸部件的另一端向远离所述试件的方向延伸，各所述引伸部件与至少一个所述非接触位移测量装置对应，各所述非接触位移测量装置设置于靠近所述引伸部件另一端的位置处，各所述非接触位移测量装置能够测量所述引伸部件沿加载方向的位移。
4、优选的，还包括至少一个隔热板，至少一个所述非接触位移测量装置与所述试件之间设置设置有至少一个隔热板，各所述隔热板上开设有操作孔，各所述引伸部件远离所述试件的一端能够穿过对应的所述隔热板的所述操作孔并向远离所述试件的方向延伸，各所述引伸部件能够在对应的所述操作孔内沿所述加载方向自由移动。
5、优选的，非接触位移测量装置包括导杆和至少一个非接触位移测量部件，各所述非接触位移测量部件与所述导杆滑动连接且能够实现位置保持。
6、优选的，所述引伸部件包括引伸杆和连接头，所述连接头固定连接于所述引伸杆的一端，所述连接头具有第一夹紧面和第二夹紧面，所述试件设置于所述第一夹紧面和所述第二夹紧面之间，所述第一夹紧面上设置有凸起，所述凸起的顶端具有一个侧棱，所述侧棱用于与试件接触，所述第二夹紧面上具有安装孔，所述安装孔用于供连接件穿入，所述连接件和所述侧棱能够夹紧所述试件。
7、优选的，所述加热部件包括感应线圈，所述感应线圈套设于所述试件外，所述感应线圈两端的螺距小于所述感应线圈中部的螺距，所述感应线圈两端的螺距相同。
8、优选的，还包括真空箱，所述加载装置包括两个加载组件，每个所述加载组件包括驱动装置、拉力测量部件和加载头，各所述加载组件的所述拉力测量部件的一端固定连接于对应的所述驱动装置的输出端，各所述加载组件的所述拉力测量部件的另一端与对应的所述加载头连接，所述真空箱具有两个通孔，两个所述加载头各通过一个所述通孔伸入至所述真空箱内，每个所述加载组件与对应的所述通孔密封连接。
9、优选的，还包括冷却装置，所述感应线圈具有中空的冷却腔，所述冷却装置的冷却介质入口和冷却介质出口能够分别与所述冷却腔的出口和所述冷却腔的入口连通。
10、优选的，还包括温度检测装置和控制器，所述温度检测装置安装于所述试件上，所述温度检测装置与所述控制器信号连接，所述控制器与所述感应线圈连接，且所述控制器能够调节所述感应线圈的加热功率。
11、本发明还提供了一种基于高温力学性能测试装置的高温力学性能测试方法，包括如下步骤：
12、s1、将加热部件设置于试件需要加热的部位，将所述试件安装至加载装置上，将引伸部件安装于所述试件或所述加载装置的加载头上；
13、s2、通过加热部件对所述试件进行加热，通过所述加载装置对所述试件进行应力加载，通过非接触位移测量装置测量所述引伸部件沿加载方向的位移。
14、优选的，所述加热部件包括感应线圈，在进行高温力学性能测试之前，对所述感应线圈进行结构设计，设计方法包括：
15、获得所述试件的三维模型，在三维模型试件的标距段上取多个测温点；获得特定长度的所述感应线圈的三维模型集xi，使所述三维模型集中的所有线圈模型的长度与所述试件的标距段的长度相同，使所述三维模型集中的所有线圈模型的线圈直径和/或线圈螺距不同；xi的表达式如公式1所示：
16、xi(di，fi)，i＝1，2，.....n； 公式1
17、通过有限元模拟的方式、利用所述三维模型集中的每个线圈模型对所述三维模型试件进行模拟加热，并获得每次模拟加热时所述三维模型试件的多个测温点的温度；通过公式2获得每次模拟加热时多个测温点的温度的样本偏差：
18、
19、比较多次模拟加热所获得多个测温点的温度的所述样本偏差值的大小，以所述样本偏差的最小值所对应的线圈模型的线圈直径和线圈螺距为所述感应线圈的线圈直径和线圈螺距；
20、其中，di表示第i圈感应线圈直径，4mm≤di≤10mm，fi表示第i圈感应线圈螺距，6mm≤fi≤27mm，i表示所述试件上不同线圈对应的加热区域，j表示所述试件上评估加热均匀性的目标测温点编号，tj表示第j个测温点的温度值，tj*代表每次模拟加热时所有测温点的温度平均值，s代表每次模拟加热时多个测温点的温度的样本偏差。
21、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
22、本发明提供的高温力学性能测试装置和方法，加热部件用于对试件进行加热，试件的两端的至少一端设置有至少一个引伸部件，各引伸部件的一端固定连接于试件或加载装置的加载头上，各引伸部件的另一端向远离试件的方向延伸，各引伸部件与至少一个非接触位移测量装置对应，各非接触位移测量装置设置于靠近引伸部件另一端的位置处，各非接触位移测量装置能够测量引伸部件沿加载方向的位移。本实施例通过加热部件对试件待测试部分进行加热，相对于现有的对整个温控试验箱的内腔进行加热，本实施例中加载装置、引伸装置和非接触位移测量装置未被直接加热，对加载装置、引伸装置和非接触位移测量装置的材料性能要求较低，且有利于保证非接触位移测量装置的测试精度；同时，本实施例通过非接触位移测量装置对引伸部件远离试件的一端进行间接测量，通过引伸部件沿加载方向的移动位移反应试件的变形量，一方面，引伸装置的设置，使得非接触位移测量装置能够远离试件设置，降低了高温对非接触位移测量装置的影响；另一方面，非接触位移测量装置不直接与试件和引伸装置接触，减少了试件与非接触位移测量装置之间的温度传导，进一步地降低了高温对非接触位移测量装置测量精度的影响，从而提高了测量精度。
1.一种高温力学性能测试装置，其特征在于：包括加载装置、加热部件、引伸装置和非接触位移测量装置，所述引伸装置和所述非接触位移测量装置均至少为一个，各所述引伸装置包括至少一个引伸部件，所述加载装置用于固定试件的两端并对所述试件进行应力加载，所述加热部件用于对所述试件进行加热，所述试件的标距段的两端的至少一端设置有至少一个所述引伸部件，各所述引伸部件的一端固定连接于试件或所述加载装置的加载头上，各所述引伸部件的另一端向远离所述试件的方向延伸，各所述引伸部件与至少一个所述非接触位移测量装置对应，各所述非接触位移测量装置设置于靠近所述引伸部件另一端的位置处，各所述非接触位移测量装置能够测量所述引伸部件沿加载方向的位移。
2.根据权利要求1所述的高温力学性能测试装置，其特征在于：还包括至少一个隔热板，至少一个所述非接触位移测量装置与所述试件之间设置设置有至少一个隔热板，各所述隔热板上开设有操作孔，各所述引伸部件远离所述试件的一端能够穿过对应的所述隔热板的所述操作孔并向远离所述试件的方向延伸，各所述引伸部件能够在对应的所述操作孔内沿所述加载方向自由移动。
3.根据权利要求1所述的高温力学性能测试装置，其特征在于：非接触位移测量装置包括导杆和至少一个非接触位移测量部件，各所述非接触位移测量部件与所述导杆滑动连接且能够实现位置保持。
4.根据权利要求1所述的高温力学性能测试装置，其特征在于：所述引伸部件包括引伸杆和连接头，所述连接头固定连接于所述引伸杆的一端，所述连接头具有第一夹紧面和第二夹紧面，所述试件设置于所述第一夹紧面和所述第二夹紧面之间，所述第一夹紧面上设置有凸起，所述凸起的顶端具有一个侧棱，所述侧棱用于与试件接触，所述第二夹紧面上具有安装孔，所述安装孔用于供连接件穿入，所述连接件和所述侧棱能够夹紧所述试件。
5.根据权利要求1所述的高温力学性能测试装置，其特征在于：所述加热部件包括感应线圈，所述感应线圈套设于所述试件外，所述感应线圈两端的螺距小于所述感应线圈中部的螺距，所述感应线圈两端的螺距相同。
6.根据权利要求1所述的高温力学性能测试装置，其特征在于：还包括真空箱，所述加载装置包括两个加载组件，每个所述加载组件包括驱动装置、拉力测量部件和所述加载头，各所述加载组件的所述拉力测量部件的一端固定连接于对应的所述驱动装置的输出端，各所述加载组件的所述拉力测量部件的另一端与对应的所述加载头连接，所述真空箱具有两个通孔，两个所述加载头各通过一个所述通孔伸入至所述真空箱内，每个所述加载组件与对应的所述通孔密封连接。
7.根据权利要求5所述的高温力学性能测试装置，其特征在于：还包括冷却装置，所述感应线圈具有中空的冷却腔，所述冷却装置的冷却介质入口和冷却介质出口能够分别与所述冷却腔的出口和所述冷却腔的入口连通。
8.根据权利要求5所述的高温力学性能测试装置，其特征在于：还包括温度检测装置和控制器，所述温度检测装置安装于所述试件上，所述温度检测装置与所述控制器信号连接，所述控制器与所述感应线圈连接，且所述控制器能够调节所述感应线圈的加热功率。
9.一种基于权利要求1-8中任意一项所述的高温力学性能测试装置的高温力学性能测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的高温力学性能测试方法，其特征在于：所述加热部件包括感应线圈，在进行高温力学性能测试之前，对所述感应线圈进行结构设计，设计方法包括：
