[實用新型]拉伸-剪切復合加載模式下材料微觀力學性能原位測試裝置

有效

• 申請號: 201320311687.1
• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號: CN203337481U
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 趙宏偉;董曉龍;胡曉利;程虹丙;高景;邵明坤;張攀峰
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N3/28
• 分類號: G01N3/28
• 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

1.一種拉伸-剪切復合加載模式下材料微觀力學性能原位測試裝置，其特征在于：包括拉伸加載模塊和剪切加載模塊兩部分，拉伸加載模塊和剪切加載模塊的主體結構分別由動力組件、傳動及執行組件、信號檢測及控制組件、裝夾支撐組件構成；

所述拉伸加載模塊的動力組件、傳動及執行組件的裝配關系是：空心杯轉子直流電機Ⅰ（2）與行星齒輪減速箱Ⅰ（3）相連，再通過蝸桿蝸輪副與精密雙向滾珠絲杠Ⅰ（39）連接，拉伸方螺母Ⅰ、Ⅱ（27、43）分別與雙向滾珠絲杠螺母Ⅰ、Ⅱ（46、48）通過沉頭螺釘剛性連接，且拉伸方螺母Ⅰ、Ⅱ（27、43）通過兩側導軌Ⅰ（45）支持導向；其中，空心杯轉子直流電機減速組件與電機組件支座Ⅰ（4）緊固連接，電機組件支座Ⅰ（4）與底板（8）固定連接；套在行星齒輪減速箱Ⅰ（3）輸出軸上的蝸桿Ⅰ（5）通過緊固螺釘固定，蝸輪Ⅰ（6）亦通過緊固螺釘剛性連接于精密雙向滾珠絲杠Ⅰ（39）上，精密雙向滾珠絲杠Ⅰ（39）和精密軸承通過絲杠支撐座Ⅰ（7）與底板（8）連接；拉伸方螺母Ⅰ、Ⅱ（27、43）分別與導軌Ⅰ（45）的滑塊通過沉頭螺釘相連，導軌Ⅰ（45）與底板（8）剛性連接；

所述剪切加載模塊的動力組件、傳動及執行組件的裝配關系是：空心杯轉子直流電機Ⅱ（10）與行星齒輪減速箱Ⅱ（11）相連，再通過蝸桿蝸輪副與精密雙向滾珠絲杠Ⅱ（30）連接，剪切方螺母Ⅰ、Ⅱ（18、32）分別與雙向滾珠絲杠螺母Ⅲ、Ⅳ（47、49）通過沉頭螺釘剛性連接，且剪切方螺母Ⅰ、Ⅱ（18、32）通過兩側導軌Ⅱ、Ⅲ（20、31）支持導向；其中，空心杯轉子直流電機減速組件與電機組件支座Ⅱ（12）緊固連接，電機組件支座Ⅱ（12）與底板（8）固定連接；套在行星齒輪減速箱Ⅱ（11）輸出軸上的蝸桿Ⅱ（13）通過緊固螺釘固定，蝸輪Ⅱ（14）亦通過緊固螺釘剛性連接于精密雙向滾珠絲杠Ⅱ（30）上，精密雙向滾珠滾珠絲杠Ⅱ（30）和精密軸承通過絲杠支撐座Ⅱ（15）與底板（8）連接；剪切方螺母Ⅰ、Ⅱ（18、32）分別與導軌Ⅱ、Ⅲ（20、31）的滑塊通過沉頭螺釘相連，導軌Ⅱ、Ⅲ（20、31）分別與底板（8）剛性連接。

2.根據權利要求1所述的拉伸-剪切復合加載模式下材料微觀力學性能原位測試裝置，其特征在于：所述的信號檢測及控制組件包括光電編碼器Ⅰ、Ⅱ（1、9）、力傳感器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（24、19、33）及直線電位器Ⅰ、Ⅱ（44、41），可以作為直流電機Ⅰ、Ⅱ（2、10）精密脈沖/方向閉環控制模式的反饋源，并且能夠實現復合載荷測試中拉伸載荷/位移、剪切載荷/位移的精確檢測；所述光電編碼器Ⅰ、Ⅱ（1、9）分別與直流電機Ⅰ、Ⅱ（2、10）同軸連接；拉伸加載模塊的力傳感器Ⅰ（24）與夾具支撐架Ⅰ（25）連接，另一端和力傳感器固定擋板（23）通過螺紋連接，并用螺母緊固，直線電位器Ⅰ（44）的主體通過沉頭螺釘固定于拉伸方螺母Ⅱ（43）上，直線電位器Ⅰ（44）的導桿端與電位器導桿壓板Ⅰ（21）接觸；剪切加載模塊的力傳感器Ⅱ、Ⅲ（19、33）的兩端分別與剪切頭Ⅰ、Ⅱ（22、29）和柔性鉸鏈Ⅰ、Ⅱ（16、34）端部連接，直線電位器Ⅱ（41）的主體通過沉頭螺釘固定于緊固在剪切方螺母Ⅱ（32）上的電位器支撐架（40）上，導桿端與固定在另一側的剪切方螺母Ⅰ（18）上的電位器導桿壓板Ⅱ（42）保持接觸；力傳感器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（24、19、33）的受力方向、直線電位器Ⅰ、Ⅱ（44、41）的伸縮方向與試件（38）在兩種載荷作用下的變形方向一致。

3.根據權利要求1所述的拉伸-剪切復合加載模式下材料微觀力學性能原位測試裝置，其特征在于：所述的剪切加載模塊上集成了壓電驅動組件，包括壓電疊堆Ⅰ、Ⅱ（17、35）和柔性鉸鏈Ⅰ、Ⅱ（16、34），所述壓電疊堆Ⅰ、Ⅱ（17、35）分別安裝于柔性鉸鏈Ⅰ、Ⅱ（16、34）的方形槽內，與剪切頭Ⅰ、Ⅱ（22、29）保持同軸；柔性鉸鏈Ⅰ、Ⅱ（16、34）通過沉頭螺釘分別與剪切方螺母Ⅰ、Ⅱ（18、32）剛性連接，柔性鉸鏈Ⅰ、Ⅱ（16、34）另一側分別與力傳感器Ⅱ、Ⅲ（19、33）通過螺紋連接。