[实用新型]一种玻璃微通道弯曲力学性能的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种玻璃微通道弯曲力学性能的测量装置，属于测量脆性材料微管件或棒件的弯曲力学性能领域。

背景技术

微流体系统中，微通道承担着介质传输和单元连接的作用，是微流体系统的关键元器件。微通道的力学性能是微通道结构设计的基础，影响微通道的使用性能及寿命。

针对微通道等脆性材料微构件的力学性能研究，主要采用微弯曲法，可以得到微构件的弹性模量、弯曲强度等参数。目前，采用微弯曲法测量微构件力学性能的装置按结构组成可分为三类：第一类是采用原子力显微镜进行弯曲试验(TakahiroNamazu,YoshitadaIsono,TakeshiTanaka.PlasticDeformationofNanometricSingleCrystalSiliconWireinAFMBendingTestatIntermediateTemperatures[J].Journalofmicroelectromechanicalsystems,2002,11(2):125-134),试验平台价格昂贵，且对试验操作人的要求很高；第二类是改装纳米压入仪进行弯曲试验(H.D.Espinosa,B.C.Prorok,M.Fischer.AmethodologyfordeterminingmechanicalpropertiesoffreestandingthinfilmsandMEMSmaterials[J].JournaloftheMechanicsandPhysicsofSolids.2003(51):47-67)，测量装置结构复杂，操作要求高，价格昂贵；第三类是采用其他加载或测量原理进行弯曲试验(陆德仁,朱文玉,荣刚.微机械系统材料的应变测量装置[P]:中国,93225564.7,1994.01.26)，试验装置组成复杂，试验操作要求高。

现有测量装置结构组成大部分都采用压电陶瓷驱动，利用原子力显微镜或激光干涉技术辅助观察测量，结构复杂，设备昂贵，且操作要求高，不能普遍使用。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种玻璃微通道弯曲力学性能的测量装置，可测量直径在微米级别的玻璃微通道的弯曲性能。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型玻璃微通道弯曲力学性能的测量装置，包括底座和夹具，所述夹具包含左夹具块和右夹具块，左夹具块和右夹具块上均设有V型槽，左夹具块和右夹具块通过夹具螺杆安装在夹具机架上，夹具机架位于底座的前端，所述底座的后端安装有竖板，竖板的顶端安装有丝杠支撑座，丝杠支撑座上安装有丝杠，丝杠通过螺纹与丝杠螺母连接，丝杠螺母与运动台连接，丝杠的底端通过联轴器与位于底座内的驱动装置连接，运动台的两侧安装有滑块，竖板上设有与滑块配合的滑轨，所述运动台与传感器一端固定连接，传感器的另一端与压头连接，传感器与数据采集单元连接，数据采集单元与计算机连接；玻璃微通道试样通过左夹具块和右夹具块夹紧，压头通过丝杠带动上下移动。

作为优选，所述压头为楔形状，楔形夹角为10°～120°，楔形夹角的顶部为过渡圆角，过渡圆角的半径为0.01～1mm；所述压头挤压被测玻璃微通道试样，并将挤压力传递给传感器，要求压头挤压部位为楔形，尖端采用圆弧过渡，以便适用于小尺寸跨距、小尺寸试样的弯曲试验，楔形夹角Φ为10°～120°，楔形夹角过渡圆角半径R为0.01～1mm。

作为优选，所述夹具由对称布置的差动螺旋机构组成，包括左右夹具机架、左右螺杆和左右夹具块等零件，夹具块上表面中间垂直于左右夹具块中心线方向加工有V型槽，用于玻璃微通道试样固定和支撑，要求左右夹具块两件配做，以确保夹具块V型槽共线及螺纹孔中心线重合。

作为优选，所述驱动装置与调速器连接，可实时调节加载速度，所述底座上设有导轨，左夹具块和右夹具块沿导轨运动，并通过手动调节实现跨距设定，所述数据采集单元接口连接PC机，由PC机实时显示数据采集曲线。

作为优选，所述夹具螺杆与夹具机架、左夹具块和右夹具块均为螺纹连接。通过导轨作用和差动螺纹的调节作用，使得左夹具块和右夹具块上的V型槽在同一直线上，精度高。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下显著优点：

(1)本实用新型将三点弯曲原理运用于玻璃非晶体材料弯曲性能测量，选用微小压头和高精度传感器，把左右夹具块的跨距调小后，可测量微米量级玻璃微通道试样、杆件、板件等微小构件的弯曲性能，不同于传统宏观的三点弯曲测量装置和现有微构件弯曲性能测量装置，具有良好的扩展性和可靠性。