[發明專利]用于壓電陶瓷力電耦合條件下的動態疲勞性能測試方法

無效

• 申請號: 201210069569.4
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN102607972A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 江莞;鄧啟煌;王連軍;李耀剛;張青紅;王宏志
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01N3/34
• 分類號: G01N3/34
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

1.一種用于壓電陶瓷力電耦合條件下的動態疲勞性能測試方法，其使用的測試裝置包括上導向模(2)，在上導向模(2)上設有高精度載荷傳感器(1)，上導向模(2)設于下導向模(3)上，在下導向模(3)的下方設有下承載模(7)，待測試的樣品(5)置于下承載模(7)上，在下導向模(3)與下承載模(7)之間設有上承載模(6)，壓桿(4)的一端穿過下導向模(3)后連接上導向模(2)，另一端位于樣品(5)的上方，在樣品(5)的下方設有高精度位移傳感器(8)，高精度位移傳感器(8)設于下承載模(7)的內孔內，下導向模(3)、壓桿(4)及下承載模(7)由良好導電的金屬材料制得，下導向模(3)及下承載模(7)分別連接高壓電源(9)的正極及負極，上承載模(6)由透明的絕緣的樹脂材料制得，其特征在于，步驟為：

步驟1、由高壓電源(9)通過下導向模(3)及下承載模(7)向樣品(5)施加電場；

步驟2、通過壓桿(4)向樣品(5)施加力場直至樣品(5)斷裂，施加力場時，采用不同的加載速率，不同的加載速率對應不同的采樣頻率，以不同采樣頻率記錄通過高精度載荷傳感器(1)及高精度位移傳感器(8)在不同的加載速率下得到的位移和載荷，隨后得到不同的加載速率所對應的不同斷裂強度σ_f，根據斷裂強度σ_f的對數與加載速率的對數之間的線性關系，得到裂紋擴展指數；

步驟3、根據裂紋擴展指數，計算得到不同斷裂強度所對應的樣品壽命點，以壽命為X軸，斷裂強度為Y軸建立直角坐標系，在該坐標系中標出不同斷裂強度所對應的壽命，將所有點擬合成一條直線，即為強度-壽命曲線，通過該曲線就可以得到在一定力電耦合條件下所對應的使用壽命。

2.如權利要求1所述的一種用于壓電陶瓷力電耦合條件下的力學性能測試方法，其特征在于：所述斷裂強度σ_f的計算步驟為：根據所述位移和載荷繪制位移-載荷曲線，在該曲線中找出樣品(5)斷裂時加載的最大載荷P，則：

其中，a為所述下承載模(7)的內孔直徑，b為所述壓桿(4)的直徑，t為所述樣品(5)的厚度，γ為所述樣品(5)的泊松比。

3.如權利要求1所述的一種用于壓電陶瓷力電耦合條件下的力學性能測試方法，其特征在于：在步驟2中，測量至少3個樣品(5)，不同的加載速率所對應的不同斷裂強度σ_f為同一的加載速率下所有樣品(5)的斷裂強度σ_f的均值，在步驟3中，剩余壽命為同一的加載速率下所有樣品(5)的剩余壽命。

4.如權利要求2至3中任一項所述的一種用于壓電陶瓷力電耦合條件下的力學性能測試方法，其特征在于：所述樣品(5)為圓片或方片，其厚度為0.3-0.7mm，圓片直徑為10mm，方片邊長為10mm。

5.如權利要求2至3中任一項所述的一種用于壓電陶瓷力電耦合條件下的力學性能測試方法，其特征在于：所述電場為交流電場，其幅值范圍為0～700V/mm。

6.如權利要求2至3中任一項所述的一種用于壓電陶瓷力電耦合條件下的力學性能測試方法，其特征在于：所述力場的加載速率為0.0002～5mm/min，所述采樣頻率為1～500pt/s。