[实用新型]变温条件下偏心载荷拉弯原位测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及科学仪器与材料测试技术领域,特别涉及一种变温条件下偏心载荷拉弯原位测试装置。针对变温条件下试件在纯拉伸和拉伸弯曲测试过程中，可以实时的观测试件微观形貌的变化，从而在获得材料在在拉伸弯曲复合载荷下的材料力学参数的同时，通过观测试件的形变、表面缺陷的产生、裂纹的扩展，直至试件断裂破坏，获得材料的微观力学性能，从微观角度，揭示材料的破坏机理。

背景技术

原位测试技术在促进材料科学发展中起了重大作用。能够对材料在拉伸、弯曲、扭转等力学作用下的微观破坏变形进行全程实时动态监测。更深入地了解各种材料及其制品的微观力学行为、损伤机理及材料性能与力学性能的关系。

开发变温环境下材料原位力学性能的测试方法具有重要意义，材料在实际工况下大多存在一定的温度场，如排气系统，医疗器械，高速列车，航天航空材料。高温环境不仅影响材料的宏观机械性能，而且还明显改变材料的微观失效行为和断口形貌。新型高温复合材料的研制、开发与测试技术也越来越受到科研领域和工业制造领域的重视。实际应用中，被破坏的材料通常受到复合载荷作用，因此,探究材料在力热耦合方面的拉弯力学性能演化机制显得尤为重要。可控温度的拉伸弯曲测试可实现在不同温度、不同纯拉伸载荷、不同拉伸弯曲复合载荷下的材料微观力学性能的精准测试对解析高温条件、复合载荷模式作用下材料的力学性能及其变性损伤机制有着不可忽视的现实意义

在变温条件下偏心载荷拉弯原位测试装置技术应用之前，做的都是传统的拉伸、三点弯曲、四点弯曲、或者它们之间的组合加载，对偏心载荷拉弯确鲜有研究，而由于偏心拉伸载荷产生弯矩导致材料受拉伸弯曲作用更为常见。近年来，层合板复合材料尤其是聚合物基层合板复合材料得到了飞跃发展，但是传统的二维织物增强树脂基层合板复合材料由于其抵抗板厚方向载荷的能力较弱，容易产生分层破坏，限制了它的应用；层间断裂或脱层是复合材料的主要破坏模式之一。特别是像航空机械采用碳纤维/环氧树脂层合板复合材料时，由于受冲击后拉伸压缩等力学载荷特性的支配下不得不增加结构材料的尺寸以提高其抗分层能力。而偏载荷拉伸尤其适合层合板复合材料的研究，以来测试层合板中各组成成分材料的力学性能,为复合材料层合板性能的预估、变形及破坏机理的研究奠定基础。

目前，材料力学原位测试装置中未有将温度场和拉弯力场相结合的测试装置，并且拉弯复合载荷加载方式是通过偏心拉伸的加载来实现，区别于传统的拉伸三/四点弯曲加载方式，因此开发变温条件下偏心载荷拉弯原位测试装置，对研究不同温度场材料在拉伸-弯曲复合载荷下的力学性能和变形损伤具有重要意义，尤其是此拉弯加载方式对研究复合材料层间断裂和脱层具有重大的指导意义。

发明内容

本实用新型的目的在与提供一种变温条件下偏心载荷拉弯原位测试装置，解决了现有技术存在的上述问题。本实用新型通过非接触式加热方式调节温度，实现变温条件下纯拉伸或拉伸弯曲测试，并可与显微成像设备相互兼容，对材料力学性能测试过程进行原位实时动态观测。精确地检测变温条件下试件在纯拉伸或拉伸弯曲作用下的材料力学性能和试件微观组织结构与变形损伤机制的相关性规律。通过特制夹具，只需要使用一套电机蜗轮蜗杆机构即可实现对试件的拉伸弯曲复合加载。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：