[發明專利]小型試樣拉彎復合加載模式材料力學性能測試平臺

有效

• 申請號: 201210152073.3
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN102680325A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 趙宏偉;程虹丙;馬志超;張愛文;杜朋;李澤君;李玥黎
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N3/16
• 分類號: G01N3/16;G01N3/20
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

技術領域

????本發明涉及材料力學性能測試領域，特別涉及一種多載荷模式下的材料力學性能測試裝置，尤指一種用于特征尺寸在厘米級以上的小型試樣拉彎復合加載模式材料力學性能測試平臺。

背景技術

傳統的測試材料力學性能的測試方法主要有拉伸法、壓縮法、扭轉法、彎曲法等，并且所用的測試裝置在外形尺寸上都比較大，通過對標準化試樣施加對應的載荷獲得所測材料的各種力學性能參數。然而隨著現代科學技術的發展，人們對現代機械結構的性能要求越來越高，針對機械結構在現實中的實際應用狀況，機械結構在隨機組合載荷作用下的綜合力學性能越來越受到人們的重視。很顯然運用傳統的測試儀器在單獨載荷作用下測出的材料性能指標已經無法滿足現代機械制造業對材料力學性能的要求。而從實現復合載荷的形式上來分：一種是通過設計特殊形狀的試件或夾具并通過力的合成與分解原理來實現多種載荷形式的疊加與解耦，但這種復合載荷模式在同一尺寸的試件上各種載荷的相對比例是固定不變的，要想獲得普遍的測試結果必須設計不同尺寸規格大量的試件來進行試驗；另一種是運用多個加載模塊同時對試件進行加載，以此來模擬材料在現實應運中的受力狀態。但如果用多個驅動元件來驅動的話，無形中就會使得裝置的結構和控制方面更加復雜化，也會使成本增加。因此結合現在廣泛興起的材料原位測試的理念，開發一種能夠模擬機械構件在實際應用中承受不同比例復合載荷的測試儀器具有很大的現實意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種小型試樣拉彎復合加載模式材料力學性能測試平臺，解決了現有技術存在的上述問題。本發明通過一個步進電機進行驅動，既可以實現單軸拉伸測試，也可以在不同的拉伸應力狀態下快速的加載彎矩，從而測得在不同拉伸狀態下彎矩對試件失效破壞的影響，也即試件在拉彎復合載荷的作用下的損傷失效機制。其結構緊湊，能夠測試試樣在拉彎不同比例加載下材料的力學性能，該測試平臺配合光學顯微鏡能夠實現測試過程的原位觀測。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

小型試樣拉彎復合加載模式材料力學性能測試平臺，包括驅動模塊、拉伸模塊、彎曲模塊及控制檢測模塊，所述驅動模塊是步進電機1通過蝸桿、蝸輪3、4與雙向絲杠27連接，由步進電機1經蝸桿、蝸輪3、4減速把驅動轉矩傳遞到雙向絲杠27上，所述步進電機1通過法蘭盤2剛性固定在測試平臺底板7上，蝸桿3套接在步進電機1的輸出軸上，蝸輪4固定在雙向絲杠27的伸出軸端；用定位套筒5保證蝸輪蝸桿的裝配特性；在電脈沖的控制下，步進電機輸出運動通過蝸輪蝸桿減速裝置進行減速和換向；

所述拉伸模塊是通過雙向滾珠絲杠螺母副帶動左右兩個拉伸工作臺A、B30、29對稱拉伸，拉伸工作臺A、B30、29分別安裝在直線滾動導軌A12的滑塊上；通過雙向絲杠27的轉動，帶動拉伸工作臺A、B30、29在直線滾動導軌A12上移動，從而實現對試樣的拉伸動作。所述的直線滾動導軌A12的下滑軌安裝于底板7的定位槽內，確保左右兩條直線滾動導軌A、B12、21之間、以及和雙向絲杠27的平行度要求；所述的雙向絲杠27采用專用的絲杠支承座10支承，絲杠支承座10通過其底座9固定于底板7上；在兩個螺母的帶動下兩個拉伸工作臺A、B30、29對稱移動，從而保證試件中心待觀察點位置的恒定不變性；

所述彎曲模塊是通過齒輪、齒條17、22的傳動帶動彎曲壓頭26完成三點彎曲測試；彎曲模塊是把通過同步帶輪A、B8、20和同步齒形帶6傳遞過來的運動經電磁離合器19的結合傳遞到齒輪軸23上，齒輪軸23帶動齒輪17經齒條22把旋轉運動轉化為齒條安裝板14在直線滾動導軌B21上的直線移動，齒條安裝板14經彎曲力傳感器16帶動彎曲壓頭26完成對試件的壓彎動作；所述的直線滾動導軌B21的下滑軌安裝于底板7的定位槽內，保證兩條導軌的平行度要求，同時滿足與試樣的垂直度要求；在電磁離合器19斷電的情況下，可通過手動的方式推動齒條安裝板14調節彎曲壓頭初始位置，保證彎曲壓頭26和試樣33具有良好的初始接觸特性；