[实用新型]一种用于红外光谱仪原位分析的力热耦合疲劳试验装置

说明书

本实用新型属于材料力学性能测试领域，公开了一种用于红外光谱仪原位分析的力热耦合疲劳试验装置，主要由结构体及其内部的力学加载单元、数据采集单元和环境加载单元组成；力学加载单元包括电机、三个带轮、两条传送带、两个丝杠、螺母顶块、两个横梁、两套夹具组；数据采集单元包括光栅尺、读数头、载荷传感器；环境加载单元包括进气口、湿度传感器、环境箱上盖板、温湿度环境箱。本实用新型可安装于傅里叶红外光谱仪和偏光显微镜等仪器内，实现力学性能测试过程中对材料的原位成分分析和微观结构表征，分析材料疲劳试验中成分变化规律和失效行为；还可以在线调控试样环境的温度和湿度，实现力热湿耦合加载环境，满足对材料化学成分和结构的深入研究。

技术领域

本实用新型属于材料力学性能测试领域，具体的说，是涉及一种微型疲劳试验装置。

背景技术

目前，傅里叶红外光谱通过研究分子的结构和化学键，已成为分析材料化学成分的主要手段，使用红外光谱仪对材料进行定性分析，已广泛应用于生物学、材料科学和高分子化学等研究领域。结合材料力学测试和红外光谱检测分析材料结构和成分变化规律具有十分重要的研究价值。动态红外光谱技术是指将小型拉伸机放入红外光谱样品池中，在应力作用下获得材料每一瞬间的分子结构和取向变化，这种技术对于材料形变过程和断裂机理研究具有十分重要的意义。但这种新型技术还存在一些问题：

1、目前针对动态红外光谱仪开发的原位力学试验装置一般只能进行拉伸试验，但对于材料在疲劳试验中结构成分变化规律和失效行为的分析也至关重要，而单轴拉压疲劳试验机多采用液压系统或者齿轮传动实现，体积大且回隙明显，集成拉伸、压缩、剪切、疲劳等各项力学性能测试的动态红外光谱试验装置有待开发；

2、现有的用于红外光谱仪的力学加载装置只能实现温度的调控，而湿度对多数高分子薄膜材料的影响不容忽视，因此力热耦合疲劳试验装置需要结合湿度调控，从而满足材料在不同湿度环境下的研究；

3、随着材料微观尺度研究的深入，要求微型原位力学试验装置能够兼容红外光谱仪和偏光显微镜，完成同一试样原位组分分析和微观结构观测。

实用新型内容

本实用新型要解决的是现有动态红外光谱技术能实现疲劳加载的技术问题，而提供一种用于红外光谱仪原位分析的力热耦合疲劳试验装置，结构紧密，回隙小，可安装于傅里叶红外光谱仪和偏光显微镜等仪器，实现力学性能测试过程中对材料的原位成分分析和微观结构表征，分析材料疲劳试验中成分变化规律和失效行为；还可以配合温湿度环境装置，在线调控试样环境的温度和湿度，实现力热湿耦合加载环境，满足对材料化学成分和结构的深入研究。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：

一种用于红外光谱仪原位分析的力热耦合疲劳试验装置，包括电机，所述电机驱动第一带轮，所述第一带轮通过第一传送带连接第二带轮，第二带轮通过第二传送带连接第三带轮；所述第二带轮轴连接第一丝杠，所述第三带轮轴连接第二丝杠；第一丝杠和第二丝杠均为左右旋双向滚珠丝杠，两者相互平行且同旋向螺纹同侧设置，第一丝杠的两端和第二丝杠的两端分别通过轴承固定；

第一丝杠的不同旋向螺纹处和第二丝杠的不同旋向螺纹处分别螺纹配合有螺母顶块，第一丝杠和第二丝杠的的相同旋向螺纹处分别设置有第一横梁和第二横梁，所述第一横梁和所述第二横梁分别通过两个所述螺母顶块横跨安装在所述第一丝杠和所述第二丝杠之间；从而使所述第一丝杠和所述第二丝杠的旋转运动能够转化为所述第一横梁和所述第二横梁对称同步的相向或背向直线运动；

所述第一横梁通过所述第一夹具连接件连接所述第一夹具和第一夹具盖板，所述第二横梁通过所述第二夹具连接件连接所述第二夹具和所述第二夹具盖板；

所述第一横梁安装有光栅尺并对应设置有读数头，所述第二横梁和所述第二夹具连接件之间连接有载荷传感器；