[发明专利]基于拉伸/压缩模式的扫描电镜下原位高频疲劳材料力学测试平台

摘要

本发明涉及一种基于拉伸/压缩模式的扫描电镜下原位高频疲劳材料力学测试平台，属于机电类。包括精密加载单元、精密运动转换单元、载荷/位移信号采集及控制单元、高频驱动单元及试件夹持及连接单元。本发明结构紧凑、测试精度高、应变速率及测试频率可控，可在各类成像仪器的观测下开展针对特征尺寸厘米级以上三维试件的基于拉伸/压缩模式的原位高频测试，对材料在疲劳应力下的微观变形、损伤与断裂过程进行在线监测，为揭示材料微观变形行为和损伤机制提供了崭新的测试方法。

主权项

一种基于拉伸/压缩模式的扫描电镜下原位高频疲劳材料力学测试平台，其特征在于：包括精密加载单元、精密运动转换单元、载荷/位移信号采集及控制单元、高频驱动单元及试件夹持及连接单元；所述的精密加载单元是：直流伺服电机（1）通过电机法兰架（2）与测试平台基座（22）连接；所述的精密运动转换单元是：主、从动直齿轮（25、29）分别通过平键（26）与直流伺服电机（1）及蜗杆（4）连接，该蜗杆（4）通过蜗杆轴承（32）及蜗杆轴承座（23）与测试平台基座（22）连接，由滚珠丝杠螺母支架Ⅰ、Ⅱ、精密双向滚珠丝杠（16、20、27）构成的精密双向滚珠丝杠螺母副通过丝杠固定支撑座（6）定位，滚珠丝杠螺母支架Ⅰ、Ⅱ、（16、20）的往复运动通过连接在精密导轨轨道（19）上的导轨滑块I、II（17、21）进行导向；所述的载荷/位移信号采集及控制单元由精密拉压力传感器（14）、精密接触式位移传感器（18）及高线数光电编码器（24）组成，该高线数光电编码器（24）与直流伺服电机（1）连接，精密接触式位移传感器（18）穿过精密柔性铰链（7）并通过位移传感器紧固螺钉（30）固定，精密拉压力传感器（14）与力传感器基座（15）固定连接；所述的高频驱动单元由精密柔性铰链（7）、压电叠堆（8）组成，其中压电叠堆（8）安装于精密柔性铰链（7）的方形槽内，且与被测试件（11）共面、轴线设置；精密柔性铰链（7）通过铰链连接螺钉（9）与滚珠丝杠螺母支架Ⅱ（20）刚性连接；所述的试件夹持及连接单元由被测试件（11）、试件夹具体支撑架（13）、夹具体压板Ⅰ、Ⅱ（10、12）、力传感器基座（15）、丝杠固定支撑座（6）及测试平台基座（22）组成，被测试件（11）通过带有锯齿结构的夹具体压板Ⅰ、Ⅱ（10、12）、精密柔性铰链（7）、试件夹具体支撑架（13）以压紧方式完成夹持。