[发明专利]剪切—扭转复合加载模式的材料微观力学性能原位测试平台

权利要求书

1.一种剪切—扭转复合加载模式的材料微观力学性能原位测试平台，其特征在于：包括精密剪切加载驱动单元、精密扭转加载驱动单元、力学和变形信号检测单元、试件夹持单元，精密剪切加载驱动单元和精密扭转加载驱动单元通过螺栓固定在测试平台基座（1）上，保证精密剪切加载驱动单元终端输出的直线移动方向与精密扭转加载荷驱动单元终端输出的旋转运动的轴线相垂直；试件夹持单元配合精密扭转加载驱动单元实现对试件的固定、夹紧和施加扭矩，力学和变形信号检测单元的各个元器件分布在精密剪切加载驱动单元、精密扭转加载驱动单元中，以实现各自的功能；其中，精密剪切加载驱动单元、精密扭转加载驱动单元的运动时序可控，且分别独立驱动；即测试平台可分别进行纯剪切和纯扭转的单一载荷作用材料微观力学性能测试，特别是可以进行剪切—扭转复合加载模式的材料微观力学性能测试。

2.根据权利要求1所述的剪切—扭转复合加载模式的材料微观力学性能原位测试平台，其特征在于：所述的精密剪切加载驱动单元是：直流伺服电机Ⅰ（15）安装编码器Ⅰ（14）后，与减速器Ⅰ（16）、同步带（18）、同步带轮Ⅰ（20）及精密双向滚珠丝杠（7）构成的传动单元Ⅰ相连，直流伺服电机Ⅰ(15)通过法兰架Ⅰ(17)与测试平台基座（1）相连；精密双向滚珠丝杠（7）通过丝杠固定基座Ⅰ、Ⅱ（3、21）与测试平台基座（1）相连。

3.根据权利要求1所述的剪切—扭转复合加载模式的材料微观力学性能原位测试平台，其特征在于：所述精密扭转加载驱动单元是：直流伺服电机Ⅱ(34)安装编码器Ⅱ(35)后，与减速器Ⅱ(33)、蜗杆(31)、蜗轮(30)所构成的传动单元Ⅱ相连，直流伺服电机Ⅱ(34)通过法兰架Ⅱ(32)与测试平台基座(1)相连，所述蜗杆(31)与减速器Ⅱ(33)通过螺钉连接，涡轮(30)与夹具体Ⅱ(27)通过螺钉连接，夹具体Ⅱ(27)通过轴承Ⅰ(29)、支承座Ⅰ(28)与测试平台基座(1)相连。

4.根据权利要求1所述的剪切—扭转复合加载模式的材料微观力学性能原位测试平台，其特征在于：所述力学和变形信号检测单元由压力传感器Ⅰ、Ⅱ(2、23)和扭矩传感器(11)组成的载荷信号检测单元，光栅角位移传感器(25)、直线位移传感器(44)组成的位移信号检测单元，编码器Ⅰ、Ⅱ(14、35)组成，压力传感器Ⅱ（23）的一端与压力传感器基座Ⅰ（24）连接，另一端与剪切压头Ⅱ（22）连接；压力传感器Ⅰ（2）的一端与压力传感器基座Ⅱ（36）连接，另一端与剪切压头Ⅰ（6）连接；扭矩传感器（11）的一端与扭矩传感器基座（12）连接，另一端与零件夹持单元的夹具体Ⅰ（10）连接；直线位移传感器（44）的两端分别连接到滑动导轨Ⅰ（5）上与两个丝杠螺母对应的丝杠螺母支架Ⅰ、Ⅱ（4、19）上；光栅角位移传感器（25）直接与试件（8）相连；所述编码器Ⅰ（14）与直流伺服电机Ⅰ（15）的转子同轴连接，编码器Ⅱ（35）与直流伺服电机Ⅱ34的转子同轴连接。

5.根据权利要求1所述的剪切—扭转复合加载模式的材料微观力学性能原位测试平台，其特征在于：所述试件夹持单元的夹具体Ⅰ（10）通过螺栓与扭矩传感器（11）相连；夹具体Ⅱ（27）通过轴承Ⅰ（29）、轴承座Ⅰ（28）与测试平台基座（1）相连，所述夹具体Ⅰ、Ⅱ（10、27）与被测试件（8）间通过螺钉固定、夹紧和传递扭矩。

6.根据权利要求2所述的剪切—扭转复合加载模式的材料微观力学性能原位测试平台，其特征在于：所述的精密剪切加载驱动单元通过旋转调节旋钮Ⅰ、Ⅱ（9、26），可使压力传感器基座Ⅱ、Ⅰ（36、24）分别沿着导轨Ⅴ、Ⅳ（58、46）移动，从而对两个剪切压头Ⅰ、Ⅱ（6、22）的剪切位置进行调整；减速器Ⅰ（16）及精密滚珠丝杠（7）通过键分别与同步带轮Ⅱ、Ⅰ（48、20）连接；精密双向滚珠丝杠（7）设有两段旋向相反的小导程滚道。

7.根据权利要求3所述的剪切—扭转复合加载模式的材料微观力学性能原位测试平台，其特征在于：所述的蜗杆（31）和减速器Ⅱ（33）之间、涡轮（30）和夹具体Ⅱ（27）之间均通过螺钉连接。

8.根据权利要求5所述的剪切—扭转复合加载模式的材料微观力学性能原位测试平台，其特征在于：所述夹具体Ⅰ、Ⅱ（10、27）与被测试件8间通过螺钉固定、夹紧和传递扭矩。