[发明专利]用于压电陶瓷力电耦合条件下的动态疲劳性能测试方法

摘要

本发明提供了一种用于压电陶瓷力电耦合条件下的动态疲劳性能测试方法，该方法通过改变力学加载速度间接获得材料的裂纹扩展性能，从而得到材料的动态疲劳性能。在测试过程中，在样品的两端引入一个电场，具体根据实际使用情况选择电场大小，保证能真实的模拟压电陶瓷服役时的力电耦合状态，并根据模型预测材料的实际使用寿命。本发明的测试方法的测试简单，适用于小型片状材料，节省测试成本；样品固定方便，可以很精确地测得材料的位移和受力；还可选择施加的电场类型，精确控制施加电场的大小，并获得压电材料在力电耦合条件下的动态疲劳性能。

主权项

一种用于压电陶瓷力电耦合条件下的动态疲劳性能测试方法，其使用的测试装置包括上导向模(2)，在上导向模(2)上设有高精度载荷传感器(1)，上导向模(2)设于下导向模(3)上，在下导向模(3)的下方设有下承载模(7)，待测试的样品(5)置于下承载模(7)上，在下导向模(3)与下承载模(7)之间设有上承载模(6)，压杆(4)的一端穿过下导向模(3)后连接上导向模(2)，另一端位于样品(5)的上方，在样品(5)的下方设有高精度位移传感器(8)，高精度位移传感器(8)设于下承载模(7)的内孔内，下导向模(3)、压杆(4)及下承载模(7)由良好导电的金属材料制得，下导向模(3)及下承载模(7)分别连接高压电源(9)的正极及负极，上承载模(6)由透明的绝缘的树脂材料制得，其特征在于，步骤为：步骤1、由高压电源(9)通过下导向模(3)及下承载模(7)向样品(5)施加电场；步骤2、通过压杆(4)向样品(5)施加力场直至样品(5)断裂，施加力场时，采用不同的加载速率，不同的加载速率对应不同的采样频率，以不同采样频率记录通过高精度载荷传感器(1)及高精度位移传感器(8)在不同的加载速率下得到的位移和载荷，随后得到不同的加载速率所对应的不同断裂强度σf，根据断裂强度σf的对数与加载速率的对数之间的线性关系，得到裂纹扩展指数；步骤3、根据裂纹扩展指数，计算得到不同断裂强度所对应的样品寿命点，以寿命为X轴，断裂强度为Y轴建立直角坐标系，在该坐标系中标出不同断裂强度所对应的寿命，将所有点拟合成一条直线，即为强度‑寿命曲线，通过该曲线就可以得到在一定力电耦合条件下所对应的使用寿命。