[发明专利]一种双程形状记忆合金热-机械功能疲劳特性测试装置在审

专利信息
申请号: 201810356246.0 申请日: 2018-04-19
公开(公告)号: CN108717025A 公开(公告)日: 2018-10-30
发明(设计)人: 曾志;彭倍;于慧君;沈丹平;吕文娟;刘妙玲 申请(专利权)人: 电子科技大学;电子科技大学广东电子信息工程研究院
主分类号: G01N3/38 分类号: G01N3/38;G01N3/60;G05B19/042
代理公司: 成都睿道专利代理事务所(普通合伙) 51217 代理人: 潘育敏
地址: 610000 四川省成*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 电连接 夹块 双程形状记忆合金 测试装置 恒流电源 机械功能 疲劳特性 继电器 数据采集控制系统 电源控制系统 电阻率测试 拉力传感器 步进电机 机械加载 夹持组件 被测件 单片机 位移传感器 温度传感器 记忆合金 驱动丝杠 丝杠连接 组件包括 丝杠滑 加载 试件
【说明书】:

发明涉及记忆合金测试装置领域,公开了一种双程形状记忆合金热‑机械功能疲劳特性测试装置,包括数据采集控制系统、机械加载组件、夹持组件和电源控制系统,机械加载组件包括丝杠滑台和用于驱动丝杠的步进电机,夹持组件包括第一夹块和第二夹块,第一夹块与丝杠连接,数据采集控制系统包括单片机以及与其电连接的拉力传感器、温度传感器、位移传感器和电阻率测试模块,第二夹块与拉力传感器连接,电阻率测试模块与被测件电连接,电源控制系统包括恒流电源和与恒流电源连接的继电器,恒流电源与被测件电连接,继电器、步进电机与单片机电连接。本发明可以定量地评价双程形状记忆合金试件在循环加载下热‑机械功能疲劳特性。

技术领域

本发明涉及记忆合金测试装置领域,具体而言,涉及一种双程形状记忆合金热-机械功能疲劳特性测试装置。

背景技术

形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)是一类能够“记忆”其初始形状的合金材料,由于同时具有传感和驱动功能,是一种智能材料。其主要功能性质包括单程形状记忆效应、双程形状记忆效应和超弹性。其中双程形状记忆效应是指形状记忆合金加热时恢复高温相(奥氏体相)形状,冷却时又能恢复低温相(马氏体相)形状的现象。

双程形状记忆合金的制备通常需要经过一定的热机械循环训练。在双程形状记忆合金产品的实际使用过程中,往往会承受热机械循环载荷作用,发生长时间的马氏体(逆)相变循环,长时间的相变循环将导致SMA功能特性的退化或改变。例如,随着相变循环的增加SMA可能会发生相变温度改变、相变滞后增大、相变临界应力降低等现象,进而产生功能疲劳。功能疲劳不仅影响双程形状记忆合金产品在功能实现方面的寿命,还会进一步引发合金显微组织变化以及结构损伤或断裂,大大降低了其使用寿命。

因此,设计一种可靠、安全的测试系统对双程形状记忆合金热-机械疲劳特性进行定量研究是其进一步工程化应用的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双程形状记忆合金热-机械功能疲劳特性测试装置,可对不同长度的双程形状记忆合金试件进行稳定的机械加载和热循环加载,其使用单片机编写控制程序,并对加载过程中应力、应变、温度、电阻率等数据进行实时采集,可以定量地评价双程形状记忆合金试件在循环加载下热-机械功能疲劳特性。

本发明的实施例是这样实现的:

一种双程形状记忆合金热-机械功能疲劳特性测试装置,包括机架、数据采集控制系统、机械加载组件、夹持组件和电源控制系统;机架包括底板和相对设置于底板一侧的两个侧板;机械加载组件包括丝杠滑台和步进电机,丝杠滑台设置于两个侧板之间,底板、侧板和丝杠滑台围合成测试空间,丝杠滑台的丝杠延伸至测试空间,步进电机与丝杠滑台连接用于驱动丝杠;夹持组件设置于测试空间,夹持组件包括用于夹持被测件一端的第一夹块和用于夹持被测件另一端的第二夹块,第一夹块通过轴承与丝杠连接。

数据采集控制系统包括单片机,以及与单片机电连接的拉力传感器、温度传感器、位移传感器和电阻率测试模块,单片机与PC端上位机电连接;拉力传感器设置于底板,第二夹块通过偏置弹簧与拉力传感器连接,丝杠、被测件和拉力传感器位于同一轴向;温度传感器安装于侧板靠近测试空间的一侧且位于第一夹块和第二夹块之间;位移传感器安装于测试空间用于监测被侧件的位移;电阻率测试模块与被测件电连接;步进电机与单片机电连接;电源控制系统包括恒流电源和与恒流电源连接的继电器,恒流电源与被测件电连接,继电器与单片机电连接。

进一步地,还包括冷却风扇,冷却风扇设置于测试空间且位于第一夹块与第二夹块之间,冷却风扇与单片机电连接。

进一步地,电阻率测试模块包括沿被测件的轴向依次排布的四个电极,内侧的两个电极与电压计电连接,外侧的两个电极与电流计电连接,电流计、电压计均与单片机电连接。

进一步地,丝杠滑台包括滑台板和设置于滑台板的丝杆螺母组件,步进电机安装于滑台板,丝杆螺母组件的螺母通过齿轮组件与步进电机的驱动轴啮合。

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