[发明专利]变温拉扭复合载荷材料力学性能原位测试装置及方法

摘要

本发明涉及一种变温拉扭复合载荷材料力学性能原位测试装置及方法，属于精密仪器领域。本装置采用立式结构，包括拉伸单元、扭转单元、力和位移检测单元、高低温加载系统以及密封腔，可实现变温环境下的拉伸或扭转单一载荷加载的材料力学性能测试试验，特别是还可以实现变温环境下拉伸、扭转复合载荷模式加载的测试试验。变温加载模块采用高低温加载系统进行加载，可实现‑100~300℃的连续变温，从而模拟材料真实服役环境下的复杂环境。通过对称的机械结构巧妙的实现了双向拉伸与正反向扭转的加载测试，充分保证了原位监测的材料微区位置不变，从而实现对样品材料特定微区的力学行为、损伤机制实施动态原位监测。

主权项

一种变温拉扭复合载荷材料力学性能原位测试装置，其特征在于：整体采用立式结构布置，包括拉伸单元、扭转单元、力和位移检测单元、高低温加载系统以及密封腔（3）；拉伸单元和扭转单元对称的布置在密封腔（3）的两侧，实现双向的拉伸‑扭转，拉伸单元采用直流电机Ⅱ（47），经过减速器（46）减速增扭后，通过同步带Ⅰ、Ⅱ（16、38）带动同侧的丝杠Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（8、20、25、44）实现同步旋转运动，从而实现拉伸力的加载；扭转单元采用直流电机Ⅰ、Ⅲ（15、50），经过蜗轮（11）蜗杆（13）一级减速增扭后，实现扭矩的加载；力和位移检测单元采用拉扭传感器（2）采集拉力及扭矩信号，采用光栅尺（5）、圆光栅、Ⅰ、Ⅱ（12、48）以及读数头Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（10、32、33）采集拉伸位移及扭转角信号；高低温加载系统采用氮气变温系统，可以实现‑100℃~300℃的温度加载区间；密闭腔（3）置于两个拉扭单元之间，与拉扭单元通过销连接，试样置于高低温密封腔内，中子射线通过高低温密闭腔体的蓝宝石视窗对被测样品的力学行为和损伤机制进行动态原位观测。