[实用新型]材料微观力学性能双轴拉伸-疲劳测试系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及精密科学仪器领域，特别涉及一种材料微观力学性能双轴拉伸-疲劳测试系统。可作为单轴拉伸、双轴拉伸、单周拉伸-疲劳、双轴拉伸-疲劳材料微观力学性能测试平台使用，其中作为双轴拉伸-疲劳材料微观力学性能测试还可以实现双轴同频疲劳和双轴非同频疲劳等测试。且该系统可在部分光学显微镜下进行上述的各种材料微观力学性能测试，从而实现对被测材料的微观力学行为和变形损伤过程进行实时观察。同时，通过减速器和大减速比的蜗轮蜗杆实现了拉伸过程中的准静态加载技术；通过力学和变形信号检测单元对测试过程中试件承受的拉伸力、试件的拉伸变形等信号的采集，可以拟合被测材料在相应载荷作用下的应力应变历程，能够以此分析材料的微观力学性能；通过处理软件对力学和变形信号检测单元采集的力和变形信号进行分析处理，还可以对测试系统实现闭环控制。

背景技术

在对材料进行力学性能测试的过程中，通过光学显微镜等仪器对载荷作用下材料发生的微观变形损伤进行全程动态监测，能够更深入地揭示各类材料及其制品的微观力学行为、损伤机理及其材料性能与所受载荷间的相关性规律。

为了测量材料及其制品的弹性模量、硬度、断裂极限、切变模量等重要参数，基于微纳米力学测试，提出了多种测试方法，其中，有关拉伸的测试方法主要包括单轴拉伸、单轴拉伸-疲劳、双轴拉伸等。然而，实际情况下，材料及其制品受到的载荷形式往往是非单一模式的，如拉伸/压缩-弯曲复合载荷模式、拉伸/压缩-疲劳复合载荷模式、剪切-扭转复合载荷模式等，因此，解析复合载荷模式作用下的材料的力学性能及其变性损伤机制对材料学的发展具有不可忽视的现实意义。

此外，实际工程中的板、壳结构部件所承受的大多是双向载荷，包括单晶金属、混凝土以及部分具有各向异性的复合材料，只是研究其单轴承受拉伸载荷下的力学性能，并不客观。因此，开发双轴拉伸-疲劳测试系统，对研究双向拉伸及疲劳载荷下材料的力学性能及材料 的变形损伤机制具有重要意义。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种材料微观力学性能双轴拉伸-疲劳测试系统，解决了现有技术存在的上述问题。本实用新型可以分别实现单轴拉伸力学测试、双轴拉伸力学测试、单轴拉伸-疲劳力学测试、双轴拉伸-疲劳力学测试，其中针对双轴拉伸-疲劳力学测试，本系统还可以实现双轴同频疲劳加载和双轴非同频疲劳加载等模式，所述的双轴拉伸-疲劳材料微观力学性能测试系统还可以与部分光学显微镜兼容，对材料微观力学性能测试过程进行实时观察，如对材料的裂纹萌生、裂纹扩展和材料的失效破坏过程进行原位监测；此外，通过力学和变形信号检测单元对测试过程中试件承受的拉伸力、试件的拉伸变形等信号的采集，可以拟合被测材料在相应载荷作用下的应力应变历程，进而对材料在双轴拉伸-疲劳载荷作用下的微观力学行为、变形损伤机制进行深入研究。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

材料微观力学性能双轴拉伸-疲劳测试系统，包括精密加载-传动单元、疲劳单元、力学和变形信号检测单元、试件夹持单元等；其中，精密加载-传动单元通过螺钉固定在底板5上，疲劳单元通过两个对称的导轨Ⅰa32、滑块Ⅰa31和导轨Ⅰb36、滑块Ⅰb35安装在精密加载-传动单元上，疲劳单元通过四个相同的连杆17分别与试件夹持单元相连，力学和变形信号检测单元安装在试件夹持单元上。