[實用新型]壓電致動型材料疲勞力學性能測試裝置

有效

• 申請號: 201220566370.8
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN202903624U
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 趙宏偉;馬志超;王開廳;胡曉利;程虹丙;魯帥
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N3/38
• 分類號: G01N3/38;G01N3/02
• 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

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

所述壓電驅動單元包括四組共面且平行對稱安裝的壓電疊堆（2）、框架（14）及圓弧過渡型柔性鉸鏈（1），其中四組壓電疊堆（2）并聯排布，并同時在壓電驅動電源的等幅等頻電壓信號驅動下輸出同步的響應位移，四組圓弧過渡型柔性鉸鏈（1）與框架（14）實為一體，框架（14）通過框架緊固螺釘(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）及被測試件（15），其中夾具體（4）及壓板（6）通過等寬的凸臺及凹槽結構實現對等寬的被測試件（15）的對中性限位，所述凸臺及凹槽具有密集型鋸齒結構，可提高被測試件（15）夾持的穩定性，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；

所述壓電疊堆預緊單元包括弧形滑動楔塊Ⅰ（7）、固定楔塊（8）、楔塊預緊螺釘（9）、弧形滑動楔塊Ⅱ（11）及固定楔塊緊固螺釘（16），其中固定楔塊（8）通過固定楔塊緊固螺釘（16）與固定基座（10）剛性連接，預緊力由楔塊預緊螺釘（9）提供，并且楔塊預緊螺釘（9）可沿被測試件（15）拉伸/壓縮方向移動實現對壓電疊堆（2）進行正向預緊和反向自鎖；

所述信號檢測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，直線電位器（13）的固定基體部分通過電位器固定螺釘（12）與框架（14）緊固連接，并整體沉附于框架（14）底部的凹槽內，前部回彈式推桿與夾具體（4）底部保持彈性接觸。

2.根據權利要求1所述的壓電致動型材料疲勞力學性能測試裝置，其特征在于：所述的四組圓弧過渡型柔性鉸鏈（1）采用平行四邊形的內包絡拓撲結構排布，每組柔性鉸鏈由四級孤形彈性單元串聯組成，每兩級彈性單元軸線互相垂直，其角變形彈性輸出可為疲勞測試提供精確線應變；四組壓電疊堆（2）共面排布，其空間拓撲結構為并聯式，在相同電壓信號驅動下，互為同軸的兩組壓電疊堆（2）輸出同軸異向運動，且輸出的同步響應變形量一致。

3.根據權利要求1所述的壓電致動型材料疲勞力學性能測試裝置，其特征在于：所述的壓電致動型材料疲勞力學性能測試裝置主體尺寸為105mm×92mm×28mm，通過其固定基座（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上。

4.根據權利要求1所述的壓電致動型材料疲勞力學性能測試裝置，其特征在于：所述的弧形滑動楔塊Ⅰ（7）及弧形滑動楔塊Ⅱ（11）在空間上兩兩對稱排布，且與固定楔塊緊固螺釘（16）的接觸面為弧形曲面，弧形滑動楔塊Ⅰ（7）及弧形滑動楔塊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）保持線接觸；固定楔塊緊固螺釘（16）具有13.5°的楔形傾角，可實現自鎖功能，最大預緊力可到325.6N。

5.根據權利要求1所述的壓電致動型材料疲勞力學性能測試裝置，其特征在于：所述的夾具體（4）上設置寬度為3mm、高度為0.5mm、且帶有通過線切割加工出的鋸齒狀結構，壓板（6）上同樣設置寬度為3mm、深度為0.5mm、且帶有通過電火花加工出的鋸齒狀結構，被測試件（15）的夾持端的深度亦為3mm，通過該等寬約束模式可保證不同厚度的被測試件（15）在拉伸/壓縮模式疲勞測試中的對中性。