[发明专利]材料微观力学性能双轴拉伸‑疲劳测试系统及其测试方法

摘要

本发明涉及一种材料微观力学性能双轴拉伸‑疲劳测试系统及其测试方法，属于精密科学仪器领域。测试方法通过对试件施加正交的拉伸载荷，使试件在一个平面上存在两个相互垂直的拉应力，同时在拉伸载荷的基础上还可以对试件施加疲劳载荷，用于研究不同载荷形式及载荷大小情况下材料的微观力学性能。系统由精密加载‑传动单元、疲劳单元、力学和变形信号检测单元、试件夹持单元等部分组成。优点在于测试系统结构新颖紧凑，可以分别实现单轴拉伸测试、双轴拉伸测试、单轴拉伸‑疲劳测试、双轴拉伸‑疲劳测试，与光学显微镜有良好的兼容性，可动态研究拉伸‑疲劳载荷作用情况下材料的微观组织结构与变形损伤机制的相关性规律。

主权项

一种材料微观力学性能双轴拉伸‑疲劳测试系统，其特征在于：包括精密加载‑传动单元、疲劳单元、力学和变形信号检测单元、试件夹持单元；其中，精密加载‑传动单元通过螺钉固定在底板(5)上，疲劳单元通过两个对称的导轨Ⅰa(32)、滑块Ⅰa(31)和导轨Ⅰb(36)、滑块Ⅰb(35)安装在精密加载‑传动单元上，疲劳单元通过四个相同的连杆(17)分别与试件夹持单元相连，力学和变形信号检测单元安装在试件夹持单元上；所述的精密加载‑传动单元提供预加载力和用于调整试件夹持单元的位置所需要的力，由直流电机(1)提供动力，经过减速器(2)、蜗轮(25)、蜗杆(24)带动双向滚珠丝杠(11)转动；所述的直流电机(1)的输出轴经过联轴器(3)与蜗杆轴(48)相连，蜗轮(25)安装在双向滚珠丝杠(11)上，蜗轮(25)、蜗杆(24)起到降速增扭的作用；所述的双向滚珠丝杠(11)通过导轨Ⅱa(9)、滑块Ⅱa(8)、滑块Ⅱ(29)和导轨Ⅱb(12)、滑块Ⅱb(13)、滑块Ⅱe (49)及丝杠支撑座(28)定固在底板(5)上，双向滚珠丝杠(11)上安装了两个相同的丝杠螺母Ⅰ、Ⅱ(10、50)，分别与两个相同的螺母座Ⅰ、Ⅱ(14、30)相连；所述的螺母座Ⅰ、Ⅱ(14、30)分为上下两部分，通过螺钉连接，以此降低安装难度；所述的螺母座Ⅰ、Ⅱ(14、30)上分别安装了导轨Ⅰa(32)、滑块Ⅰa(31)和导轨Ⅰb(36)、滑块Ⅰb(35)，两个滑块，滑块Ⅰa、滑块Ⅰb(31、35)均安装在下支撑板(34)上，支撑柱(33)与上支撑板(44)通过螺钉相连，上支撑板(44)固定连接柔性铰链(15)；所述的丝杠螺母Ⅰ、Ⅱ(10、50)，螺母座Ⅰ、Ⅱ(14、30)，导轨Ⅰa、导轨Ⅰb(32、36)和滑块Ⅰa、滑块Ⅰb(31、35)均为对称布置；所述的导轨Ⅰa、导轨Ⅰb(32、36) 与水平面成20°夹角，因此，当滑块Ⅰa、滑块Ⅰb(31、35)分别沿着导轨Ⅰa、导轨Ⅰb(32、36)运动时，会带动支撑柱(33)上下运动而保持其水平位置不变。