[實用新型]薄膜材料力學雙軸測試試驗臺

無效

• 申請號: 200920105062.3
• 申請日: 2009-01-13
• 公開（公告）號: CN201364295Y
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 段政;王天罡;牛莉莎;施惠基
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 張文寶

技術領域

本實用新型屬于材料力學測試設備領域，特別涉及一種對能不同環境下薄膜材料在雙軸應力狀態下的斷裂失效進行測試的薄膜材料力學雙軸測試試驗臺。

背景技術

薄膜材料是一種興起于上世紀六七十年代的新型材料，其種類功能多樣，一些薄膜材料隔熱，密封，防輻射，抗氧化等特性更是其他材料無法替代的。目前，薄膜材料已經廣泛應用到航天器熱控，建筑，紡織工業，微電子、光電子行業，太陽能利用，食品包裝與保鮮，汽車工業等等很多領域中，正發揮著越來越重要的作用。隨著應用的日漸廣泛，對薄膜材料的開發研究已經打破學科的界限，成為國內外研究的重點，其力學性能的研究則是薄膜結構開發研究的前提和基礎。

Y.LETERRIER等人(JOURNAL?OF?MATERIALS?SCIENCE，2001，Vol.36：2213-2225)設計的薄膜試驗機精度很高，容易觀察記錄薄膜涂層的破碎模式，但相應其成本很高，只能專門對某些較薄試件進行實驗，且拉伸狀態比較單一，只能完成等軸拉伸。

專利號為200620158423.7的靜電梳原理的薄膜拉伸機對中性不能進行調節，對于稍微有大變形的材料就是不可用的，因為產生的就不是正交的雙向應力。另外產生的拉力也不會很大。

專利號為87205653的機械式雙軸拉伸試驗儀，是搭建在萬能試驗機上使用的，不能夠獨立地加載，受到一定的限制，并且它只能完成固定1∶1的雙軸比例的拉伸，且不可調。

專利號為03127674.1的設計是可編程控制的，其成本相對較高，并且只能限制于薄膜進行拉伸，對于厚一些的材料測試則不適用。

專利號為200520067081.3的設計結構較復雜，并且也存在對中性的問題，對試件尺寸要求過大，不易于研究微觀小尺度的情況。

以上提到的設備均不能放在環境箱當中進行高低溫情況下的測試。

發明內容

本實用新型針對現有設備和技術在對薄膜進行雙軸拉伸測試時的不足，提供了一種微觀薄膜材料力學雙軸測試試驗臺，其特征在于，兩根不在同一平面上垂直的上絲杠31和下絲杠32分別固定在箱體9的上下側壁和左右側壁上，上絲杠31的兩側各安置一根與之平行的上導軌41，下絲杠32的兩側各安置一根與之平行的下導軌42；上絲杠31和下絲杠32的兩端分別穿過箱體9的上下側壁和左右側壁，一端用雙螺母8固定，另一端安裝手輪7并用雙螺母8固定；在上絲杠31上安裝兩個上滑塊11，下絲杠32上安裝兩個下滑塊12；每個上滑塊11和下滑塊12均通過力傳感器5各連接一個夾具6。

所述上滑塊11兩端套于上導軌41上；所述下滑塊12兩端套于下導軌42上。

所述上絲杠31和下絲杠32中段光滑，并以絲杠光滑段的中心為對稱點，兩邊分別加工左旋和右旋細牙螺紋。

所述手輪7為扳手加載塊式手輪，通過銷釘固定在絲杠上，手輪7的調節精度為3～10μm。

所述夾具6的數量為4個，且在同一水平面上。

本實用新型的有益效果為：能夠對薄膜材料施加不同的雙軸應力，并可以置于溫度箱中對薄膜材料在不同溫度下的力學行為進行研究。為了研究該裝置的可行性，利用該裝置對橡膠基底上的硝化纖維薄膜在不同拉力比情況雙向應力狀態的破裂行為進行了研究，研究表明，該裝置能夠實現穩定可靠的雙軸加載，并能方便地控制雙軸應力比，并得到不同應力比下的薄膜破裂形貌。

附圖說明

圖1為本實用新型所述試驗臺結構示意圖；

圖2為手輪結構示意圖；

圖3為小載荷傳感器結構示意圖；

圖4為大載荷傳感器結構示意圖；

圖5(a)為夾具結構俯視圖；

圖5(b)為夾具結構主視圖；

圖5(c)為夾具結構左視圖。

圖中標號：

11-上滑塊；12-下滑塊；31-上絲杠；32-下絲杠；41-上導軌；42-下導軌；

5-力傳感器；6-夾具；61-夾具主體；62-墊片；63-彈簧；64-固定螺絲；

65-加緊螺絲；7-手輪；8-雙螺母；9-箱體。

具體實施方式

本實用新型提供了一種微觀薄膜材料力學雙軸測試試驗臺，下面通過附圖說明和具體實施方式對本實用新型做進一步說明。