[发明专利]一种低维导电材料的弯曲疲劳可靠性测试系统及测试方法

权利要求书

1.一种低维导电材料的弯曲疲劳可靠性测试系统，其特征在于，该测试系统 由三部分组成：(1)电磁驱动部分；(2)疲劳加载与测量部分；(3)检测与记录 部分；

(1)电磁驱动部分，包括数字函数发生器、功率放大器、电磁转换器，数字 函数发生器的输出端连接功率放大器，功率放大器的输出端连接电磁转换器，电 磁转换器的输出端连接疲劳加载与测量部分的楔形槽震动杆；

(2)疲劳加载与测量部分，包括楔形槽震动杆、被测导电试样、试样夹具、 螺旋测微器和测微器探头，试样夹具固定在三维移动机械架上，被测导电试样通 过试样夹具固定架固定在二维平台上，螺旋测微器及测微器探头由其固定架固定 在疲劳测试系统所在的二维光学平台上，楔形槽震动杆的一端与电磁转换器连接， 楔形槽震动杆的另一端与螺旋测微器的测微器探头连接，楔形槽震动杆上开有楔 形槽，被测导电试样的一端固定在试样夹具上，被测导电试样的另一端伸至楔形 槽中，被测导电试样通过固定在试样夹具上的电阻测量接触片的外引线与多通路 数字万用表相连；

(3)检测与记录部分，包括多通路数字万用表和与多通路数字万用表相连的 PC机；多通路数字万用表的一端连接被测导电试样，多通路数字万用表的另一端 与PC机相连。

2.按照权利要求1所述的低维导电材料的弯曲疲劳可靠性测试系统，其特征 在于，利用螺旋测微器前端连接的测微器探头的移动来精确测量楔形槽震动杆的 振幅，量程范围为1μm～4mm，测量精度为1μm。

3.按照权利要求1所述的低维导电材料的弯曲疲劳可靠性测试系统，其特征 在于，试样夹具包括夹具主体、夹具上压片、螺栓紧固件、电阻测量接触片，被 测导电试样与试样夹具通过螺栓紧固件相连接，电阻测量接触片直接与被测导电 试样相连。

4.按照权利要求3所述的低维导电材料的弯曲疲劳可靠性测试系统，其特征 在于，夹具主体与夹具上压片为不锈钢材料加工而成，并且通体均进行绝缘处理。

5.按照权利要求3所述的低维导电材料的弯曲疲劳可靠性测试系统，其特征 在于，夹具主体的一端上表面开有台阶形结构，两个电阻测量接触片的一端分别 伸至台阶形结构底层的两边，被测导电试样的一端伸至台阶形结构底层的中部； 夹具上压片压设于被测导电试样和两个电阻测量接触片顶部，并与夹具主体的台 阶形结构接合。

6.一种利用权利要求1所述测试系统的低维导电材料的弯曲疲劳可靠性测试 方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)预先测量被测导电材料的单轴的拉伸性能，获得其拉伸应力-应变曲线；

(2)根据试样原始长度及所需悬臂梁长度，选择被测导电试样在试样夹具端 的夹持长度；

(3)通过调节固定在光学平台上的二维平台，调整被测导电试样插入楔形槽 震动杆的深度，使其达到实验所需要的跨距；

(4)通过调节固定在光学平台上的测微器与功率放大器，获得电磁转换器相 应的振幅输出；

(5)利用预先获得的拉伸应力-应变数据，结合计算机有限元模拟，计算出 被测导电试样在夹持端根部相对应的疲劳应变ε及其应力σ值；

(6)采用多通路数字万用表，对被测导电试样的电阻值进行实时测量与记录；

(7)通过测量试样的实时电阻值，计算试样电阻变化率，获得电阻变化率与 所施疲劳载荷周次间的关系曲线，从而得出试样的疲劳寿命与裂纹萌生及扩展的 信息。

7.按照权利要求6所述的低维导电材料的弯曲疲劳可靠性测试方法，其特征 在于，测试过程中，数字函数发生器产生疲劳实验中所用的模拟信号疲劳加载波 形，经过功率放大器进行功率放大，将电信号传输给电磁转换器，由电磁转换器 将电信号变成力学信号带动疲劳加载与测量部分的楔形槽震动杆震动；

工作过程中，电磁转换器驱动楔形槽震动杆发生上下震动，从而带动嵌入楔 形槽中的被测导电试样一端产生往复震动；测微器探头用于限制并测量楔形槽震 动杆的位移，从而测量被测导电试样的震动振幅。