CN111929145B - 基于虚场法的金属高温热力耦合属性复合场测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于虚场法的金属高温热力耦合属性复合场测方法及装置，属于金属材料热力耦合测试领域；本发明的方法依次经过设计试件高温加载构型、制作耐高温散斑、对试件目标区域进行加热、开展热力耦合实验、测量试件的全场变形和温度场，基于所选择的热力耦合本构模型，将四种场数据和载荷实验数据代入对应的虚场表征程序，从单次实验中一次表征金属材料的各向异性热力耦合多参数，解决常规热力耦合属性表征方法限制条件多、实验过程复杂的瓶颈问题。本发明结合了数字图像相关和红外热成像两种非接触式全场测量技术，克服了常规热力耦合属性测试方法所基于的均匀温度分布和均匀变形分布假设前提条件，减少了热力耦合属性实验测试的约束条件。
Description
技术领域
本发明属于金属材料热力耦合测试领域，具体涉及一种基于虚场法的金属高温热力耦合属性复合场测方法及装置。
背景技术
随着航空、航天、兵器装备等技术领域的迅猛发展，对其产品的服役环境要求也不断提高。例如，飞行马赫数提高时，高超声速飞行器的头锥、机翼前缘、发动机热端等部位可因气动热、燃料热引起局部服役温度大幅上升，同时，部件自身还承受气动、机械复杂载荷；再如发动机气缸、活塞等核心部件也长期处于高温、变载荷环境中。明晰材料在宽温度、宽应变/应变率范围内及非均匀受热、受载条件下的热力耦合属性，准确预测部件在高温、复杂载荷极端条件下的热力耦合属性是保证产品使用安全的重要前提。长期以来，国内外主要通过常规的等截面试件高温环境单向拉伸或压缩配合应变片或引伸计来表征金属材料的热力耦合属性，部分学者采用数字图像相关技术测量试件的高温全场变形，提高了材料热力耦合属性的测试范围。然而，常规测试方法通常存在以下三方面的局限性：(1)受到均匀状态假设条件的限制，即假设高温环境下，试件被测区域内任意位置处的温度和应变均一致；(2)试件选择为等截面，在热力耦合实验中仅能产生简单的均匀应力状态，从该状态下仅能获得少数的材料本构参数；(3)对于各向异性材料需开展不同材料方向、温度、变形水平及变形类型(如拉伸、剪切、膨胀实验)的组合实验，过程复杂繁琐。
文献1“Valeri G,et al.,Optics and Lasers in Engineering,2017,91:53-61.”通过数字图像相关设备和单点测温计，分别对高温单向拉伸试件的应变状态和温度进行测量，研究了304不锈钢从室温至900℃均匀温度下的单轴应力-应变响应，获得了材料在高温条件下的塑性本构参数。但此测试方法是建立在均匀温度分布假设之上，实际实验过程中，由于试件中心与边缘区域的热传导率及电磁感应密度存在差异，且随着试件的变形差异还会不断加剧，从而引起温度分布的不均，与此同时，由非均匀温度分布所导致的材料硬化差异将进一步引起试件的非均匀变形，给基于均匀状态假设的测量结果引入误差；另一方面，被测试件采用感应线圈环绕被测试件的方式进行加热，被测试件被感应线圈缠绕在内部，在测试过程中随着试件形变增大，感应线圈会对数字图像相关中试件的成像造成遮挡，故被测试件的形变测试范围受到限制。
综上，目前的金属材料热力耦合属性测试方法都不可避免的受到均匀状态假设条件的限制，有必要构建一种新型的测试装置和方法，在宽温度、宽应变/应变率范围内及非均匀受热、受载条件下，实现对金属材料各向异性率相关热力耦合属性的多参数单次实验同步表征。
发明内容
要解决的技术问题：
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于虚场法的金属高温热力耦合属性复合场测方法及装置，能够突破现有测试技术在表征金属材料热力耦合属性时所受到的均匀温度和变形假设条件的限制，本发明提出将数字图像相关、红外热成像和虚场法相结合，用于表征金属材料在宽温度、宽应变/应变率范围内及非均匀受热、受载条件下的各向异性率相关热力耦合属性。该方法通过数字图像相关技术可以测量任意构型试件高温、加载条件下的非均匀、梯度分布变形场，并计算得到对应的应变场、应变率场和加速度场，同时，配合红外热成像以相同采集频率采集试件高温、加载条件下的实际非均匀温度场数据。基于所选择的热力耦合本构模型，将上述四种场数据和载荷实验数据代入对应的虚场表征程序，从单次实验中一次表征金属材料的各向异性热力耦合多参数，解决常规热力耦合属性表征方法限制条件多、实验过程复杂的瓶颈问题。
本发明的技术方案是：一种基于虚场法的金属高温热力耦合属性复合场测方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤一：设计试件高温加载构型；
通过有限元数值模拟得到试件高温加载构型，使得所述试件高温加载构型在单向加载的作用下能够生产梯度分布、宽温度/应变/应变率范围、拉剪均衡的应力应变状态；按照所设计的构型加工出试件；
步骤二：制作耐高温散斑；
利用白色耐高温无机粘合剂和黑色陶瓷涂料制作耐高温散斑，将所述白色耐高温无机粘合剂均匀喷涂于被测试件表面，待其固化后再将所述黑色陶瓷涂料喷涂于底层上，形成耐500℃以上高温的随机散斑；
步骤三：对试件目标区域进行加热；
采用配合有循环水冷装置的平面电磁感应线圈作为加热器，实现试件目标区域的快速加热；实验时，将所述加热器置于试件背面；
步骤四：开展宽温度、宽应变/应变率范围的热力耦合实验；
选择拉伸实验、压缩实验、剪切实验或者循环加载的加载实验方式，调节所述加热器使被测试件在100℃以上宽温度范围内产生形变；
步骤五：测量试件的全场变形和温度场；
首先，使用数字图像采集装置以设定的采样频率测量试件的全场变形，通过Matlab计算得到试件的应变场、应变率场和加速度场；同时，使用红外热成像仪以相同采样频率采集试件的温度场；然后，将热力耦合实验过程中所获得的应变场、应变率场、加速度场、温度场、载荷实验数据加以存储；
步骤六：编写考虑热膨胀效应的线弹性本构参数虚场识别程序，将步骤五中所得试件弹性变形阶段的应变场、温度场、载荷实验数据代入表征程序，从单次实验中同步识别材料的各向异性刚度系数及热膨胀系数，并将其引入各向异性率相关本构模型，分解总变形中的热变形和作用力变形，得到考虑热膨胀效应的各向异性率相关本构模型；
所述热膨胀效应是被测试件变形中由温度变化所引起的热膨胀/收缩变形，计算时从测量总变形中加以分离，能够提高高温力学本构参数的表征精度；从总应变增量中将热应变增量进行分离，通过以下公式计算得到弹性应变张量dεe：
dεe＝dε-dεp-dεT (1)
其中dεe、dε、dεp和dεT分别为弹性应变张量、总应变张量、塑性应变张量和热膨胀应变张量的增量；
每个加载步的应力张量增量dσ为：
dσ＝Q：dεe＝Q：(dε-dεp-dεT) (2)
且
dεT＝KΔT (3)
其中，Q为材料的各向异性刚度矩阵，K为材料的各向异性热膨胀系数张量，ΔT为试件的温差，：为张量内积符号；
步骤七：基于步骤六中确立的各向异性率相关本构模型，采用虚场法表征模型的本构参数，虚场法充分利用了试件的变形场数据，基于试件弹-塑性变形全过程中虚功守恒的原理反求材料本构模型中的本构参数；
对于一个体积为V，在边界
上受到载荷向量Γ作用的均质可变形固体,根据虚功原理有：
其中，σ为应力张量，ρ为被测材料密度，a为加速度向量，u*为所定义的虚位移向量，虚应变张量ε*由u*推导得到；
通过自定义虚场表达式u*，实验测量试件弹-塑性变形过程中的位移场，并由之计算出相应的应变场、应变率场和加速度场，结合测量得到的温度场和载荷实验数据，从而构建最优化目标函数，求解未知的材料热力耦合本构参数；所构建的目标函数用于计算试件弹-塑性变形全过程内、外、加速度虚功的总差值，即：
其中，Ni为变形增量总步数；在该目标函数中，虚场u*及ε*为提前自主选取的连续可微函数，试件所受的载荷向量Γ和目标区域每点的加速度向量a按步骤四和步骤五中的实验步骤测量获得，每点的应力张量σ可由未知的材料热力耦合本构参数向量X及步骤四、步骤五中获得的应变张量、应变率张量和温度，通过步骤六所建立的各向异性率相关热力耦合本构关系所替代，目标函数中仅有的未知量即为所需求解的热力耦合本构参数向量X；
通过循环修正未知量X来最小化目标函数
当循环迭代过程收敛时，即可从具有丰富应变/应变率和温度分布状态的单次实验数据中同步表征材料的各向异性率相关热力耦合本构参数。
本发明的进一步技术方案是：所述试件高温加载构型上开有缺口或孔洞。
本发明的进一步技术方案是：步骤二中所述白色耐高温无机粘合剂由金属氧化物、氢氧化物和无机碱成分组成。
本发明的进一步技术方案是：步骤二中所述黑色陶瓷涂料为硅基陶瓷涂料。
本发明的进一步技术方案是：步骤五中数字图像采集装置工作时，采集图像的灰度值正比于从物体表面接收到的光能量；在所述数字图像采集装置中的图像采集相机镜头前加装窄带宽蓝光滤波片，并配以稳定的蓝光照明，从而过滤掉红光辐射能量的干扰，获得质量可靠的高温散斑图像。
一种采用基于虚场法的金属高温热力耦合属性复合场测方法进行金属材料热力耦合属性实验测试装置，其特征在于：由被测试件、加载模块、加热模块、数据采集模块以及数据处理模块构成；
所述加载模块包括夹具、循环水冷系统以及施加载荷的部件，为被测试件提供载荷之目的；
所述加热模块为前述加热器，包括循环水冷装置、平面电磁感应线圈和感应加热控制器，为被测试件提供稳定的高温加热环境；所述平面电磁感应线圈的外形结构为矩形，由3—5匝线圈从内至外逐层环绕而成；所述循环水冷装置用于对平面电磁感应线圈进行降温保护；通过调节所述感应加热控制器来控制试件的感应加热速率；
所述数据采集模块包括CCD相机、蓝光滤波片、LED光源以及非接触式红外热成像仪，用于对被测试件的变形场和温度场进行实时测量；数据处理模块由采集控制器和计算机构成，用于将数字图像相关和红外热成像所获取的数据转化为对应的应变场、应变率场、加速度场以及温度场。
本发明的进一步技术方案是：所述循环水冷系统设置于夹具两端，用于夹具的降温保护。
本发明的进一步技术方案是：所述数据采集模块包括两个CCD相机和LED光源，分别对称设置于所述非接触式红外热成像仪的两侧。
有益效果
本发明的有益效果在于：
1)本发明结合了数字图像相关和红外热成像两种非接触式全场测量技术，克服了常规热力耦合属性测试方法所基于的均匀温度分布和均匀变形分布假设前提条件，减少了热力耦合属性实验测试的约束条件。
2)本发明通过设计合理的高温加载试件构型，使得试件在简单载荷(如单向拉伸)作用下亦可产生梯度分布、宽温度/应变/应变率范围、拉剪均衡的丰富应力应变状态，从而实现从单次实验获得多个各向异性率相关热力耦合本构参数，大幅简化实验过程，减少实验数量。
3)本发明将金属各向异性屈服准则与率相关流变应力规律相结合，建立金属材料的各向异性率相关热力耦合本构模型。该模型同时考虑了金属材料的塑性各向异性及温度、应变率相关特性，可以提高金属材料热力耦合行为预测的准确性。
4)本发明在表征金属材料热力耦合属性时，不仅考虑了试件的受力变形，同时还考虑了由温度变化所引起的热膨胀/收缩变形，并将该热变形从测量总变形中加以分离，从而提高金属材料各向异性率相关热力耦合属性的表征精度。
附图说明
图1为被测试件的高温加载构型设计图；
图2为试件的应变场和温度场示意图；
图3为金属材料热力耦合属性实验测试装置原理图；
图4为金属材料热力耦合属性表征原理图；
附图标记说明：1.计算机，2.LED光源，3.CCD传感器，4.蓝光滤波片，5.循环水冷系统进水口，6.循环水冷系统出水口，7.实验机夹具夹头，8.试件，9.平面电磁感应线圈，10.循环水冷装置，11.感应加热控制器，12.红外热成像仪，13.采集控制器，14.高温散斑。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
方法实施例：本发明提供了一种金属材料热力耦合属性的表征方法，包括如下步骤：
步骤一：如图1所示，设计试件高温加载构型：通过有限元数值模拟得到试件高温加载构型，使得所述试件高温加载构型在单向加载(如单向拉伸)的作用下能够生产梯度分布、宽温度/应变/应变率范围、拉剪均衡的应力应变状态；经过分析不同缺口、孔洞几何特征对单向加载试件应变状态以及局部散热条件的影响后，确定的试件构型。随后，按照所设计的构型加工出试件。
步骤二：如图2所示，利用白色耐高温无机粘合剂(由金属氧化物、氢氧化物和无机碱成分组成)和黑色陶瓷涂料(如硅基陶瓷涂料)制作耐高温散斑，克服常规喷漆获得的散斑图案层在高温环境中可能发生的脱粘、脱落、熔化现象。将所述的白色耐高温无机粘合剂均匀喷涂于试件表面，待薄层固化后再将所述的黑色陶瓷涂料喷涂于底层上，形成耐500℃以上高温的随机散斑。
步骤三：采用配合有循环水冷装置的平面电磁感应线圈作为加热器，实现试件目标区域的快速加热。实验时，将所述的加热器其置于试件背面，通过调节所述加热器的感应加热控制器来控制试件的感应加热速率。
步骤四：开展宽温度、宽应变/应变率范围的热力耦合实验。加载实验可以选择拉伸实验、压缩实验、剪切实验或者循环加载的实验方式，控制电磁感应加热使被测试件在100℃以上宽温度范围内产生形变。
步骤五：如图2所示，实验过程中，使用图3中的数字图像采集装置以设定的采样频率测量试件的全场变形，通过Matlab计算得到试件的应变场、应变率场和加速度场，同时，使用图3中的红外热成像仪以相同采样频率采集试件的温度场。随后，将热力耦合实验过程中所获得的应变场、应变率场、加速度场、温度场、载荷实验数据加以存储。另外，数字图像相关系统工作时，采集图像的灰度值正比于从物体表面接收到的光能量，高温物体大量的辐射能可淹没反射光，引起高温图像亮度饱和现象，故本发明在图像采集相机镜头前加装窄带宽蓝光滤波片，并配以稳定的蓝光照明，从而过滤掉红光辐射能量的干扰，获得质量可靠的高温散斑图像。
步骤六：编写考虑热膨胀效应的线弹性本构参数虚场识别程序，将步骤五中所得试件弹性变形阶段的应变场、温度场、载荷实验数据代入表征程序，从单次实验中同步识别材料的各向异性刚度系数及热膨胀系数，并将其引入各向异性率相关本构模型，分解总变形中的热变形和作用力变形，得到考虑热膨胀效应的各向异性率相关本构模型。
所述的热膨胀效应是被测试件变形中由温度变化所引起的热膨胀/收缩变形，计算时从测量总变形中加以分离，可提高高温力学本构参数的表征精度。从总应变增量中将热应变增量进行分离，通过以下公式计算得到弹性应变张量dεe：
dεe＝dε-dεp-dεT (1)
其中dεe、dε、dεp和dεT分别为弹性应变张量、总应变张量、塑性应变张量和热膨胀应变张量的增量。每个加载步的应力张量增量dσ为：
dσ＝Q：dεe＝Q：(dε-dεp-dεT) (2)
且
dεT＝KΔT (3)
其中，Q为材料的各向异性刚度矩阵，K为材料的各向异性热膨胀系数张量，ΔT为试件的温差，：为张量内积符号。
本发明基于金属塑性力学理论开展本构建模，将各向异性屈服准则与率相关流变应力规律相结合，并考虑材料热膨胀效应，建立相应的金属材料塑性屈服方程，即
其中等效应力
为应力张量σ的函数，/>
为等效塑性应变，/>
为规范化的塑性应变率，T*为同系温度。各向异性屈服准则，可采用高次的YLD2000-2D或者Hill1948屈服准则，以后者为例：
其中H，G，F，N为材料各向异性屈服本构参数。率相关的流变应力的演化过程中，可采用基于位错动力学的Johnson-Cook本构方程或者引入Zener-Hollomon参数的Arrhenius本构方程模型进行描述。以前者为例，流变应力σs的形式为：
其中
为等效塑性应变，/>
为规范化的塑性应变率，T*为同系温度，A，B，C，n，m为材料本构参数。
步骤七：基于步骤六中确立的各向异性率相关本构模型，采用虚场法表征模型的本构参数，虚场法充分利用了试件的变形场数据，基于试件弹-塑性变形全过程中虚功守恒的原理反求材料本构模型中的本构参数。
对于一个体积为V，在边界
上受到载荷向量Γ作用的均质可变形固体,根据虚功原理有：
其中，σ为应力张量，ρ为被测材料密度，a为加速度向量，u*为所定义的虚位移向量，虚应变张量ε*由u*推导得到。
本发明通过自定义虚场表达式u*，实验测量试件弹-塑性变形过程中的位移场，并由之计算出相应的应变场、应变率场和加速度场，结合测量得到的温度场和载荷实验数据，从而构建最优化目标函数，求解未知的材料热力耦合本构参数。所构建的目标函数用于计算试件弹-塑性变形全过程内、外、加速度虚功的总差值，即：
其中Ni为变形增量总步数。在该目标函数中，虚场u*及ε*为提前自主选取的连续可微函数，试件所受的载荷向量Γ和目标区域每点的加速度向量a按步骤四和步骤五中的实验步骤测量获得，每点的应力张量σ可由未知的材料热力耦合本构参数向量X及步骤四、步骤五中获得的应变张量、应变率张量和温度，通过步骤六所建立的各向异性率相关热力耦合本构关系所替代，目标函数中仅有的未知量即为所需求解的热力耦合本构参数向量X，故本发明通过循环修正未知量X来最小化目标函数
当循环迭代过程收敛时，即可从具有丰富应变/应变率和温度分布状态的单次实验数据中同步表征材料的各向异性率相关热力耦合本构参数。
装置实施例：图4是本发明金属材料热力耦合属性表征方法的原理图，图3是面向宽温度、宽应变/应变率范围及非均匀受热、受载状态的金属材料热力耦合属性实验测试系统装置，其特征在于：由被测试件8、加载模块(5-7)、加热模块(9-11)、数据采集模块(2-4、12、13)以及数据处理模块1构成。所述的被测试件还涉及高温加载构型设计，因为适当的高温加载试件构型可得到丰富的温度、应变及应变率状态，以实现从单次实验中同步获得多个各向异性率相关热力耦合本构参数；加载模块包括夹具7、循环水冷系统以及施加载荷的部件，为被测试件提供载荷；所述的加热模块为前述加热器包括平面电磁感应线圈9、循环水冷装置10以及感应加热控制器11，为被测试件提供稳定的高温加热环境；所述平面电磁感应线圈外形结构为矩形，由3—5匝线圈从内至外逐层环绕而成；所述循环水冷装置用于对线圈进行降温保护。数据采集模块包括CCD相机3、蓝光滤波片4、LED光源2、非接触式红外热成像仪12以及数据采集控制器13，用于对被测试件的变形场和温度场进行实时测量及数据采集；数据处理模块由计算机1构成，用于运算处理数字图像相关和红外热成像所获取的实验数据。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种基于虚场法的金属高温热力耦合属性复合场测方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤一：设计试件高温加载构型；
通过有限元数值模拟得到试件高温加载构型，使得所述试件高温加载构型在单向加载的作用下能够生产梯度分布、宽温度/应变/应变率范围、拉剪均衡的应力应变状态；按照所设计的构型加工出试件；
步骤二：制作耐高温散斑；
利用白色耐高温无机粘合剂和黑色陶瓷涂料制作耐高温散斑，将所述白色耐高温无机粘合剂均匀喷涂于被测试件表面，待其固化后再将所述黑色陶瓷涂料喷涂于底层上，形成耐500℃以上高温的随机散斑；
步骤三：对试件目标区域进行加热；
采用配合有循环水冷装置的平面电磁感应线圈作为加热器，实现试件目标区域的快速加热；实验时，将所述加热器置于试件背面；
步骤四：开展宽温度、宽应变/应变率范围的热力耦合实验；
选择拉伸实验、压缩实验、剪切实验或者循环加载的加载实验方式，调节所述加热器使被测试件在100℃以上宽温度范围内产生形变；
步骤五：测量试件的全场变形和温度场；
首先，使用数字图像采集装置以设定的采样频率测量试件的全场变形，通过Matlab计算得到试件的应变场、应变率场和加速度场；同时，使用红外热成像仪以相同采样频率采集试件的温度场；然后，将热力耦合实验过程中所获得的应变场、应变率场、加速度场、温度场、载荷实验数据加以存储；
步骤六：编写考虑热膨胀效应的线弹性本构参数虚场识别程序，将步骤五中所得试件弹性变形阶段的应变场、温度场、载荷实验数据代入表征程序，从单次实验中同步识别材料的各向异性刚度系数及热膨胀系数，并将其引入各向异性率相关本构模型，分解总变形中的热变形和作用力变形，得到考虑热膨胀效应的各向异性率相关本构模型；
所述热膨胀效应是被测试件变形中由温度变化所引起的热膨胀/收缩变形，计算时从测量总变形中加以分离，能够提高高温力学本构参数的表征精度；从总应变增量中将热应变增量进行分离，通过以下公式计算得到弹性应变张量dεe：
dεe＝dε-dεp-dεT (1)
其中，dεe、dε、dεp和dεT分别为弹性应变张量、总应变张量、塑性应变张量和热膨胀应变张量的增量；
每个加载步的应力张量增量dσ为：
dσ＝Q：dεe＝Q：(dε-dεp-dεT) (2)
且
dεT＝KΔT (3)
其中，Q为材料的各向异性刚度矩阵，K为材料的各向异性热膨胀系数张量，ΔT为试件的温差，：为张量内积符号；
步骤七：基于步骤六中确立的各向异性率相关本构模型，采用虚场法表征模型的本构参数，虚场法充分利用了试件的变形场数据，基于试件弹-塑性变形全过程中虚功守恒的原理反求材料本构模型中的本构参数；
对于一个体积为V，在边界
上受到载荷向量Γ作用的均质可变形固体，根据虚功原理有：
其中，σ为应力张量，ρ为被测材料密度，a为加速度向量，u*为所定义的虚位移向量，虚应变张量ε*由u*推导得到；
通过自定义虚场表达式u*，实验测量试件弹-塑性变形过程中的位移场，并由之计算出相应的应变场、应变率场和加速度场，结合测量得到的温度场和载荷实验数据，从而构建最优化目标函数，求解未知的材料热力耦合本构参数；所构建的目标函数用于计算试件弹-塑性变形全过程内、外、加速度虚功的总差值，即：
其中，Ni为变形增量总步数；在该目标函数中，虚场u*及ε*为提前自主选取的连续可微函数，试件所受的载荷向量Γ和目标区域每点的加速度向量a按步骤四和步骤五中的实验步骤测量获得，每点的应力张量σ可由未知的材料热力耦合本构参数向量X及步骤四、步骤五中获得的应变张量、应变率张量和温度，通过步骤六所建立的各向异性率相关热力耦合本构关系所替代，目标函数中仅有的未知量即为所需求解的热力耦合本构参数向量X；
通过循环修正未知量X来最小化目标函数
当循环迭代过程收敛时，即可从具有丰富应变/应变率和温度分布状态的单次实验数据中同步表征材料的各向异性率相关热力耦合本构参数。
2.根据权利要求1所述基于虚场法的金属高温热力耦合属性复合场测方法，其特征在于：所述试件高温加载构型上开有缺口或孔洞。
3.根据权利要求1所述基于虚场法的金属高温热力耦合属性复合场测方法，其特征在于：步骤二中所述白色耐高温无机粘合剂由金属氧化物、氢氧化物和无机碱成分组成。
4.根据权利要求1所述基于虚场法的金属高温热力耦合属性复合场测方法，其特征在于：步骤二中所述黑色陶瓷涂料为硅基陶瓷涂料。
5.根据权利要求1所述基于虚场法的金属高温热力耦合属性复合场测方法，其特征在于：步骤五中数字图像采集装置工作时，采集图像的灰度值正比于从物体表面接收到的光能量；在所述数字图像采集装置中的图像采集相机镜头前加装窄带宽蓝光滤波片，并配以稳定的蓝光照明，从而过滤掉红光辐射能量的干扰，获得质量可靠的高温散斑图像。
6.一种采用权利要求1所述基于虚场法的金属高温热力耦合属性复合场测方法进行金属材料热力耦合属性实验测试装置，其特征在于：所述装置由被测试件、加载模块、加热模块、数据采集模块以及数据处理模块构成；
所述加载模块包括夹具、循环水冷系统以及施加载荷的部件，为被测试件提供载荷之目的；
所述加热模块为前述加热器，包括循环水冷装置、平面电磁感应线圈和感应加热控制器，为被测试件提供稳定的高温加热环境；所述平面电磁感应线圈的外形结构为矩形，由3—5匝线圈从内至外逐层环绕而成；所述循环水冷装置用于对平面电磁感应线圈进行降温保护；通过调节所述感应加热控制器来控制试件的感应加热速率；
所述数据采集模块包括CCD相机、蓝光滤波片、LED光源以及非接触式红外热成像仪，用于对被测试件的变形场和温度场进行实时测量；数据处理模块由采集控制器和计算机构成，用于将数字图像相关和红外热成像所获取的数据转化为对应的应变场、应变率场、加速度场以及温度场。
7.根据权利要求6所述进行金属材料热力耦合属性实验测试装置，其特征在于：所述循环水冷系统设置于夹具两端，用于夹具的降温保护。
8.根据权利要求6所述进行金属材料热力耦合属性实验测试装置，其特征在于：所述数据采集模块包括两个CCD相机和LED光源，分别对称设置于所述非接触式红外热成像仪的两侧。
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