[实用新型]原位扭转测试平台及其观测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及精密科学仪器领域，具体而言，涉及一种原位扭转测试平台及其观测系统。

背景技术

原位力学性能测试是指在微/纳米尺度下对试件材料进行力学性能测试的过程中，通过电子显微镜、原子力显微镜、光学显微镜、工业CT等显微设备对各种载荷作用下材料发生的微观变形、损伤进行全程原位监测的一种力学测试方法。

在诸多微纳米力学参数测试的范畴中，涉及到扭转载荷的力学参数如切变模量、扭转屈服极限、抗扭强度等是材料重要的力学特性，但目前原位扭转测试尚处起步阶段，在力热耦合作用下的原位扭转测试领域还存在技术空白。由于原位扭转测试技术发展不成熟，目前的原位扭转测试设备无法集成热场装置，只能进行常温下的扭转测试，无法进行热场作用下的原位扭转测试。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种原位扭转测试平台，其能够在热场作用下对被测试样受扭转载荷过程中的扭转力学特性进行原位检测。

本实用新型的另一目的在于提供一种观测系统，其能够在热场作用下对被测试样扭转过程中的微观组织结构变化、变形损伤机制等进行原位观测。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种原位扭转测试平台，用于在力热耦合场下对被测试样进行测试，原位扭转测试平台包括：支撑单元、扭矩加载单元、夹持单元、温度加载单元、检测单元。支撑单元包括底座，扭矩加载单元安装于底座，并通过夹持单元驱动被测试样扭转。夹持单元包括相对设置且均安装于底座的第一夹体、第二夹体，被测试样的两端分别夹持于第一夹体和第二夹体。温度加载单元包括用于对被测试样进行加热的加热台，加热台与底座连接，且位于第一夹体和第二夹体之间，加热台还设有用于容纳被测试样的凹槽。检测单元包括第一检测器和第二检测器，第一检测器与扭矩加载单元匹配连接，并测量扭矩加载单元的输出扭转角度，第二检测器与第二夹体连接，并检测被扭转的被测试样的扭矩。

优选地，温度加载单元还包括隔热板，加热台通过隔热板安装于底座。

优选地，温度加载单元还包括隔热块，第二检测器通过隔热块与第二夹体连接。

优选地，隔热块设有冷却装置。

优选地，第一夹体包括相互配合的第一夹具和第一压板，第二夹体包括相互配合的第二夹具和第二压板，第一夹具与扭矩加载单元连接，第一夹具与第一压板连接并形成用于夹持被测试样的第一夹孔，第二夹具与第二压板连接并形成用于夹持被测试样的第二夹孔，第一夹孔与第二夹孔同轴相对。

优选地，原位扭转测试平台还包括导向单元，导向单元包括固定座、支撑板和导轨，导轨安装于底座，支撑板与导轨滑动连接，固定座固设于支撑板，第二检测器安装于固定座。

优选地，扭矩加载单元包括伺服电机、安装于底座的减速箱、主轴，主轴与第一夹体连接并同步转动，伺服电机分别与第一检测器、减速箱匹配连接，减速箱的输出轴驱动主轴转动。

优选地，扭矩加载单元还包括相互配合传动的第一蜗轮、第一蜗杆以及相互配合传动的第二蜗轮、第二蜗杆，减速箱的输出轴与第一蜗杆连接，第一蜗轮与第二蜗杆同步转动配合，第二蜗轮与主轴连接。

优选地，第一检测器为光电编码器，第二检测器为扭矩传感器。

一种观测系统，其包括上述的原位扭转测试平台。该观测系统能够在变温条件下，对扭转过程中的被测试样的微观组织结构变化、变形损伤机制等进行原位监测。

本实用新型实施例的有益效果是：本实用新型提供了一种原位扭转测试平台及其观测系统。该原位扭转测试平台具有体积小巧、结构紧凑、测试精度高等优点，可与多种显微设备相兼容形成观测系统，并集成温度加载单元，在热场作用下，对被测试样受扭转载荷过程中的材料微观力学特性和损伤机制进行原位观测，揭示材料在力热耦合环境下的微观变形和裂纹扩展行为。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的原位扭转测试平台结构示意图；

图2为图1的II部位的局部放大视图；

图3为本实用新型实施例1的夹持单元结构示意图；

图4为本实用新型实施例1的加热台结构示意图。