[发明专利]基于拉伸/压缩模式的扫描电镜下原位高频疲劳材料力学测试平台

权利要求书

1.一种基于拉伸/压缩模式的扫描电镜下原位高频疲劳材料力学测试平台，其特征在于：包括精密加载单元、精密运动转换单元、载荷/位移信号采集及控制单元、高频驱动单元及试件夹持及连接单元；

所述的精密加载单元是：直流伺服电机（1）通过电机法兰架（2）与测试平台基座（22）连接；

所述的精密运动转换单元是：主、从动直齿轮（25、29）分别通过平键（26）与直流伺服电机（1）及蜗杆（4）连接，该蜗杆（4）通过蜗杆轴承（32）及蜗杆轴承座（23）与测试平台基座（22）连接，由滚珠丝杠螺母支架Ⅰ、Ⅱ、精密双向滚珠丝杠（16、20、27）构成的精密双向滚珠丝杠螺母副通过丝杠固定支撑座（6）定位，滚珠丝杠螺母支架Ⅰ、Ⅱ、（16、20）的往复运动通过连接在精密导轨轨道（19）上的导轨滑块I、II（17、21）进行导向；

所述的载荷/位移信号采集及控制单元由精密拉压力传感器（14）、精密接触式位移传感器（18）及高线数光电编码器（24）组成，该高线数光电编码器（24）与直流伺服电机（1）连接，精密接触式位移传感器（18）穿过精密柔性铰链（7）并通过位移传感器紧固螺钉（30）固定，精密拉压力传感器（14）与力传感器基座（15）固定连接；

所述的高频驱动单元由精密柔性铰链（7）、压电叠堆（8）组成，其中压电叠堆（8）安装于精密柔性铰链（7）的方形槽内，且与被测试件（11）共面、轴线设置；精密柔性铰链（7）通过铰链连接螺钉（9）与滚珠丝杠螺母支架Ⅱ（20）刚性连接；

所述的试件夹持及连接单元由被测试件（11）、试件夹具体支撑架（13）、夹具体压板Ⅰ、Ⅱ（10、12）、力传感器基座（15）、丝杠固定支撑座（6）及测试平台基座（22）组成，被测试件（11）通过带有锯齿结构的夹具体压板Ⅰ、Ⅱ（10、12）、精密柔性铰链（7）、试件夹具体支撑架（13）以压紧方式完成夹持。

2.根据权利要求1所述的基于拉伸/压缩模式的扫描电镜下原位高频疲劳材料力学测试平台，其特征在于：所述的接触式位移传感器（18）的基体部分安装于与滚珠丝杠螺母支架Ⅱ（20）刚性连接的精密柔性铰链（7）的圆孔内，并通过位移传感器螺钉（30）进行固定，前端探头部分与试件夹具体支撑架（13）弹性接触，即接触式位移传感器（18）实际检测到的变形为试件夹具体支撑架（13）与精密柔性铰链（7）侧板之间的相对变形；精密拉压力传感器（14）与接触式位移传感器（18）均于试件（28）共面安装，且受载方向与被测试件（11）受载荷方向相同。

3.根据权利要求1所述的基于拉伸/压缩模式的扫描电镜下原位高频疲劳材料力学测试平台，其特征在于：所述的精密双向滚珠丝杠（27）设有两段旋向相异的小导程滚道，导轨滑块I、Ⅱ（17、21）分别通过燕尾槽型机构紧贴于精密导轨轨道（19）上，并分别与滚珠丝杠螺母支架Ⅰ、Ⅱ（16、20）刚性连接。

4.根据权利要求1所述的基于拉伸/压缩模式的扫描电镜下原位高频疲劳材料力学测试平台，其特征在于：所述的试件夹具体支撑架（13）及精密柔性铰链（7）与被测试件（11）的接触面均为锯齿状结构，夹具体压板Ⅰ、Ⅱ（10、12）与被测试件（11）的接触面亦采用交错线切割方式加工出滚化结构。

5.根据权利要求1所述的基于拉伸/压缩模式的扫描电镜下原位高频疲劳材料力学测试平台，其特征在于：所述的试件夹具体支撑（13）与滚珠丝杠螺母支架Ⅰ（16）分别设有半圆形的凹槽，并在该凹槽内设有钢球。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的基于拉伸/压缩模式的的扫描电镜下原位高频疲劳材料力学测试平台，其特征在于：所述的测试平台主体尺寸为140mm×44mm×80mm。