[发明专利]静动态载荷谱下材料力学性能原位测试系统与方法

摘要

本发明涉及一种静动态载荷谱下材料力学性能原位测试系统与方法，属于力学测试领域。该系统通过集成正交平面内双轴拉伸、剪切的静态测试功能、双轴拉‑拉模式疲劳测试功能、静动态压入测试功能，并可构建复杂的静动态载荷谱，并针对薄膜材料或块体材料开展多种模式的复合载荷力学性能评估，如基于双轴预拉伸载荷的高周疲劳测试和基于双轴拉伸‑剪切预载荷的冲击压入测试等。与此同时，通过在形试件的中心区域和十字形臂区域预制特征缺陷，并借助可变倍式光学成像系统或数字散斑应变分析系统的分析功能，本发明亦可实现构件微缺陷在多维应力状态下变形行为和裂纹扩展规律的研究，即可对制品的性能弱化规律和材料的优化制备方法提供评估工具。

主权项

1.一种静动态载荷谱下材料力学性能原位测试系统，其特征在于：包括Arcan双轴夹持子系统、压入测试子系统、双轴疲劳测试子系统、双轴预拉伸加载子系统、信号检测子系统、支撑及调整子系统，其中，Arcan双轴夹持子系统中的组合式导向机构（48）通过螺纹连接方式分别与支撑及调整子系统中的导向机构支撑垫块（5）、x向力传感器基座（29）、y向力传感器基座（12）保持刚性连接；压入测试子系统中的激光发射器（35）、音圈电机（39）、激光接收器（45）通过螺纹连接方式分别与支撑及调整子系统中的激光发射器两自由度电动移动平台（36）、音圈电机两自由度电动移动平台（38）、激光接收器两自由度电动移动平台（2）刚性连接，音圈电机两自由度电动移动平台（38）通过平台紧固螺钉（52）安装在龙门立柱（1）的横梁上；双轴疲劳测试子系统中的x、y向疲劳柔性铰链（4、54）通过疲劳紧固螺钉（50）与支撑及调整子系统中的导向机构支撑垫块（5）、信号检测子系统中的力传感器连接架（44）保持刚性连接；双轴预拉伸加载子系统中的y向固定基座（19）、悬臂支撑座（23）、蜗杆轴基座（68）和x向丝杠支撑座（72）通过螺纹连接方式与支撑及调整子系统中的基座（10）刚性连接，信号检测子系统中的卧式激光位移传感器Ⅰ、Ⅱ（32、55）与Arcan双轴夹持子系统中的改进型Arcan夹具（31）刚性连接，接触式位移传感器Ⅰ、Ⅱ（42、43）通过位移传感器移动杆基座（56）和位移传感器基体基座（57）与Arcan双轴夹持子系统中的改进型Arcan夹具（31）刚性连接，压痕激光位移传感器（37）与压入测试子系统中的音圈电机（39）的固定外壁刚性连接，且平面反光板（34）和压痕平面反光板（41）分别粘接固连在Arcan双轴夹持子系统中的改进型Arcan夹具（31）和压入测试子系统中的固定楔形环（62）的表层，y向力传感器（11）通过力传感器紧固螺母（47）紧固在y向力传感器基座（12）上。