[發(fā)明專(zhuān)利]壓電致動(dòng)型材料疲勞力學(xué)性能測(cè)試裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210426539.4
• 申請(qǐng)日: 2012-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102928304A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙宏偉;馬志超;王開(kāi)廳;胡曉利;程虹丙;魯帥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/38
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/38;G01N3/02
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

1.一種壓電致動(dòng)型材料疲勞力學(xué)性能測(cè)試裝置，其特征在于：包括壓電驅(qū)動(dòng)單元、試件夾持單元、壓電疊堆預(yù)緊單元及信號(hào)檢測(cè)單元，其中，壓電驅(qū)動(dòng)單元中的壓電疊堆（2）與壓電疊堆預(yù)緊單元中的弧形滑動(dòng)楔塊Ⅰ（7）及弧形滑動(dòng)楔塊Ⅱ（11）始終保持面接觸，試件夾持單元中的夾具體（4）通過(guò)螺紋連接方式與信號(hào)檢測(cè)單元中的輪輻式拉壓力傳感器（3）保持剛性連接，且檢測(cè)單元中的直線(xiàn)電位器（13）及輪輻式拉壓力傳感器（3）均與壓電驅(qū)動(dòng)單元中的框架（14）亦通過(guò)螺紋連接方式保持剛性連接；

所述壓電驅(qū)動(dòng)單元包括四組共面且平行對(duì)稱(chēng)安裝的壓電疊堆（2）、框架（14）及圓弧過(guò)渡型柔性鉸鏈（1），其中四組壓電疊堆（2）并聯(lián)排布，并同時(shí)在壓電驅(qū)動(dòng)電源的等幅等頻電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)下輸出同步的響應(yīng)位移，四組圓弧過(guò)渡型柔性鉸鏈（1）與框架（14）實(shí)為一體，框架（14）通過(guò)框架緊固螺釘(17)與固定基座（10）剛性連接；

所述試件夾持單元包括夾具體（4）、試件夾緊螺釘（5）、壓板（6）及被測(cè)試件（15），其中夾具體（4）及壓板（6）通過(guò)等寬的凸臺(tái)及凹槽結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)等寬的被測(cè)試件（15）的對(duì)中性限位，所述凸臺(tái)及凹槽具有密集型鋸齒結(jié)構(gòu)，可提高被測(cè)試件（15）夾持的穩(wěn)定性，試件夾緊螺釘（5）用于將壓板（6）緊固在夾具體（4）上并提供可靠的夾持力；

所述壓電疊堆預(yù)緊單元包括弧形滑動(dòng)楔塊Ⅰ（7）、固定楔塊（8）、楔塊預(yù)緊螺釘（9）、弧形滑動(dòng)楔塊Ⅱ（11）及固定楔塊緊固螺釘（16），其中固定楔塊（8）通過(guò)固定楔塊緊固螺釘（16）與固定基座（10）剛性連接，預(yù)緊力由楔塊預(yù)緊螺釘（9）提供，并且楔塊預(yù)緊螺釘（9）可沿被測(cè)試件（15）拉伸/壓縮方向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電疊堆（2）進(jìn)行正向預(yù)緊和反向自鎖；

所述信號(hào)檢測(cè)單元包括輪輻式拉壓力傳感器（3）、電位器固定螺釘（12）及直線(xiàn)電位器（13），其中輪輻式拉壓力傳感器（3）分別與夾具體（4）及框架（14）剛性連接，直線(xiàn)電位器（13）的固定基體部分通過(guò)電位器固定螺釘（12）與框架（14）緊固連接，并整體沉附于框架（14）底部的凹槽內(nèi)，前部回彈式推桿與夾具體（4）底部保持彈性接觸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)型材料疲勞力學(xué)性能測(cè)試裝置，其特征在于：所述的四組圓弧過(guò)渡型柔性鉸鏈（1）采用平行四邊形的內(nèi)包絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)排布，每組柔性鉸鏈由四級(jí)孤形彈性單元串聯(lián)組成，每?jī)杉?jí)彈性單元軸線(xiàn)互相垂直，其角變形彈性輸出可為疲勞測(cè)試提供精確線(xiàn)應(yīng)變；四組壓電疊堆（2）共面排布，其空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為并聯(lián)式，在相同電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，互為同軸的兩組壓電疊堆（2）輸出同軸異向運(yùn)動(dòng)，且輸出的同步響應(yīng)變形量一致。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)型材料疲勞力學(xué)性能測(cè)試裝置，其特征在于：所述的壓電致動(dòng)型材料疲勞力學(xué)性能測(cè)試裝置主體尺寸為105mm×92mm×28mm，通過(guò)其固定基座（10）上的一組螺紋孔可安裝在主流掃描電子顯微鏡的載物平臺(tái)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)型材料疲勞力學(xué)性能測(cè)試裝置，其特征在于：所述的弧形滑動(dòng)楔塊Ⅰ（7）及弧形滑動(dòng)楔塊Ⅱ（11）在空間上兩兩對(duì)稱(chēng)排布，且與固定楔塊緊固螺釘（16）的接觸面為弧形曲面，弧形滑動(dòng)楔塊Ⅰ（7）及弧形滑動(dòng)楔塊Ⅱ（11）的平面端與壓電疊堆（2）保持面接觸，與固定楔塊緊固螺釘（16）保持線(xiàn)接觸；固定楔塊緊固螺釘（16）具有13.5°的楔形傾角，可實(shí)現(xiàn)自鎖功能，最大預(yù)緊力可到325.6N。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電致動(dòng)型材料疲勞力學(xué)性能測(cè)試裝置，其特征在于：所述的夾具體（4）上設(shè)置寬度為3mm、高度為0.5mm、且?guī)в型ㄟ^(guò)線(xiàn)切割加工出的鋸齒狀結(jié)構(gòu)，壓板（6）上同樣設(shè)置寬度為3mm、深度為0.5mm、且?guī)в型ㄟ^(guò)電火花加工出的鋸齒狀結(jié)構(gòu)，被測(cè)試件（15）的夾持端的深度亦為3mm，通過(guò)該等寬約束模式可保證不同厚度的被測(cè)試件（15）在拉伸/壓縮模式疲勞測(cè)試中的對(duì)中性。