[实用新型]多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器

权利要求书

1.一种多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器，其特征在于：包括框架支撑模块、拉/压-低周疲劳模块、扭转模块（21）、三点弯曲模块（6）、压痕模块（33）、热磁加载模块（34）、原位观测模块（32）和夹具体模块（22），所述框架支撑模块为测试仪器提供整机的结构支撑，拉/压-低周疲劳模块布置在测试仪器上下两端，扭转模块（21）直接布置于拉/压-低周疲劳模块的前端，三点弯曲模块（6）、压痕模块（33）和热磁加载模块（34）通过公共替换部件布置于整个测试仪器的一侧支撑立柱之上，原位观测模块布置于另一侧的支撑立柱之上；夹具体模块连接于扭转模块的前段，完成对试件的装夹功能；该仪器整体采用四立柱垂直对称式布置，上下两端分别采用两个完全相同的伺服液压缸（10）和两个扭转模块（21）对处于中心位置的试件（23）材料进行对称式的拉伸/压缩测试和对称式的扭转测试。

2.根据权利要求1所述的多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述拉/压-低周疲劳模块包括伺服液压缸（10）和液压缸固定套筒（13）；所述扭转模块（21）包括扭转伺服电机（44）、蜗轮蜗杆减速箱和滚珠花键（47）；所述三点弯曲模块（6）包括弯曲伺服电机（54）、滚珠丝杠（60）、丝杠螺母（61）传动组件、压头（64）以及导轨滑块组件Ⅰ、Ⅱ（71、72）；所述压痕模块（33）包括压痕伺服电机（75）、丝杠螺母组件（89）、压电陶瓷（93）、柔性铰链（81）、力传感器（84）、电容式位移传感器（83）、金刚石压头（87）和一些连接支撑部件；所述夹具体模块（22）包括夹具（97）、夹具挡片（98）、夹具体（99）、拉扭力传感器（100）、连接体（101）和下连接胀紧套（102）。

3.根据权利要求1所述的多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的框架支撑模块上设置原位观测模块，所述原位观测模块包含材料性能测试表征仪器，所述材料性能测试表征仪器为高景深3D成像显微组件、超声波探伤元件。

4.根据权利要求1所述的多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的三点弯曲模块（6）、压痕模块（33）、热磁加载模块（34）分别通过公共安装替换部件——固定支撑板（5）实现互换式布置；所述压痕模块（33）通过公共安装替换部件固定支撑板（5）集成在框架支撑模块上。

5.根据权利要求1所述的多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的扭转模块（21）采用蜗轮蜗杆减速机构配合滚珠花键将轴向拉伸/压缩运动与扭转运动独立。

6.根据权利要求1所述的多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的三点弯曲模块（6）通过弯曲底板（70）下安装的一层导轨滑块组件Ⅰ（71），使得上层三点弯曲模块可相对于底板支撑板（74）整体浮动。

7.根据权利要求1所述的多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的三点弯曲模块（6）中的两个反向支撑头（65）固连于支撑头后座（66），并通过末端的尾部旋转轴（67）安装于滑动轴承（68）之内。

8.根据权利要求1所述的多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的压痕模块（33）采用手动平移台（95）调节电容式位移传感器（83）的探头与反射板（85）初始间距。

9.根据权利要求1所述的多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的夹具体模块（22）采用胀紧套对测试试件进行装夹。

10.根据权利要求1所述的多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的热磁加载模块（34）采用永磁体（104）提供磁场，通过调节螺杆（105）调节永磁体（104）与软铁（106）形成的磁回路的相对位置来实现不同磁场强度的加载。

11.根据权利要求1所述的多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的热磁加载模块（34）采用半导体帕尔贴片（107）对试件材料进行制冷，将帕尔贴片（107）通以规定方向的直流电。

12.根据权利要求1所述的多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器，其特征在于：所述的热磁加载模块（34）采用光照辐射对试件进行加热；通过两根对称的发光体（108）发出红外光，光线经两个弧形反射面反射后聚焦于试件中心一点，该热磁加载模块（34）中设置循环水冷却系统（109）。