[實用新型]測試環境溫度可調的材料力學性能原位三點彎曲測試平臺

有效

• 申請號: 201320484036.2
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN203405385U
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 趙宏偉;程虹丙;邵明坤;張鵬;馬志超;董曉龍;魯帥;韓磊;高景;佟達
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;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

1.一種測試環境溫度可調的材料力學性能原位三點彎曲測試平臺，其特征在于：包括精密驅動傳動單元、檢測單元、成像系統單元、溫度場控制單元、輔助支撐單元，針對材料在不同溫度場作用下微觀組織形貌、晶格變化、裂紋的萌生、擴展現象進行原位實時動態的觀測；

所述精密驅動傳動單元由直流電機（3）、軸（20）、蝸桿（19）和蝸輪（21）組成，其中，直流電機（3）通過螺釘Ⅱ（18）緊固在機架（2）上，電機（3）的輸出軸與蝸桿（19）固連，經蝸輪（21）減速將動力輸出到軸（20）上；軸（20）帶動齒輪Ⅱ（33）進行旋轉，通過齒輪的嚙合作用將旋轉運動同時傳遞給齒輪Ⅰ（35），齒輪Ⅰ、Ⅱ（35、33）的偏心孔分別通過銷軸Ⅰ、Ⅱ（36、22）與連桿Ⅰ、Ⅱ（37、31）相連；連桿Ⅰ、Ⅱ（37、31）的另一端分別通過銷軸Ⅲ、Ⅳ（32、30）與滑塊Ⅰ、Ⅱ（23、29）相連；通過此結構將齒輪副偏心孔的旋轉運動轉化為滑塊Ⅰ、Ⅱ（23、29）的直線運動；滑塊Ⅰ、Ⅱ（23、29）分別由滑軌Ⅰ、Ⅱ（25、28）進行導向，二者之間采用V型槽進行導向，滑軌Ⅰ、Ⅱ（25、28）分別與機架（2）之間通過螺釘Ⅴ（27）固定；所述精密驅動傳動單元采用完全對稱方式布置，利用曲柄滑塊機構巧妙地將齒輪Ⅰ、Ⅱ（35、33)的旋轉運動轉化為滑塊Ⅰ、Ⅱ（23、29）的直線運動，輸出載荷穩定、可靠且對稱分布；

所述檢測單元由力傳感器（6）、激光位移傳感器Ⅰ、Ⅱ（5、8）構成，其中，力傳感器（6）兩端通過連接螺紋分別與壓頭（7）、機架（2）固定連接，激光位移傳感器Ⅰ、Ⅱ（5、8）與機架（2）之間通過螺釘Ⅳ（26）固定連接；所述力傳感器（6）、激光位移傳感器Ⅰ、Ⅱ（5、8）分別檢測試件（10）在三點彎曲變形過程中載荷與位移的變化；

所述成像系統單元主要由CCD工業成像鏡頭（12）、支架Ⅰ、Ⅱ（15、11）、回轉架（14）、壓板（13）和調節旋鈕（16）件構成，其中，CCD工業成像鏡頭（12）通過螺釘Ⅵ（34）將其緊固在壓板（13）與回轉架（14）之間，可隨回轉架（14）一起轉動；支架Ⅰ、Ⅱ（15、11）與機架（2）之間由螺釘Ⅲ（24）固定，用于支撐CCD工業成像鏡頭（12）；通過調節旋鈕（16）可以對CCD鏡頭的成像角度進行調節；所述成像系統單元利用CCD成像鏡頭（12）可以觀測材料微觀組織形貌、晶格變化、裂紋的萌生、擴展現象；

所述溫度場控制單元主要由加熱電阻絲（9）和溫控器（4）組成，其中，溫控器（4）為一個電壓可調的開關，通過控制溫控器（4）給加熱電阻絲（9）的供電電壓就可以方便的調節對試件（10）的加熱溫度，以實現不同的加熱溫度；

所述輔助支撐單元主要由機架（2）、上蓋板（1）構成，上蓋板（1）與機架（2）之間通過螺釘Ⅰ（17）固定連接；由機架（2）和上蓋板（1）將整個測試平臺分割成兩個相對獨立的空間，避免驅動、控制部件與檢測單元之間的信號干擾，保護電機不受加熱電阻絲的影響。

2.根據權利要求1所述的測試環境溫度可調的材料力學性能原位三點彎曲測試平臺，其特征在于：所述的精密驅動傳動單元通過曲柄滑塊機構將齒輪Ⅰ、Ⅱ（35、33）的旋轉運動轉化為滑塊Ⅰ、Ⅱ（23、29）的直線運動，進而推動試件（10）壓向壓頭（7），發生撓曲變形；由于壓頭（7）固定不動，試件（10）兩端在滑塊Ⅰ、Ⅱ（23、29）的作用下同步向下移動，保證了試件（10）的中心點的高度不發生改變，便于實現原位觀察；而且采取的兩個曲柄滑塊機構對稱布置，在試件（10）中心觀測區域留有較大的空間，便于施加溫度場以及原位成像鏡頭。

3.根據權利要求1所述的測試環境溫度可調的材料力學性能原位三點彎曲測試平臺，其特征在于：所述的成像系統單元采用高倍數固態CCD工業成像鏡頭（12）及其調整機構，可以在測試過程中對材料微觀組織形貌、晶格變化、裂紋的萌生、擴展現象進行原位觀測；轉動調節旋鈕（16）可調節CCD工業成像鏡頭（12）的視場成像角度，保證具有較好的成像視角。

4.根據權利要求1所述的測試環境溫度可調的材料力學性能原位三點彎曲測試平臺，其特征在于：所述的溫度場控制單元通過加熱電阻絲（9）對試件（10）進行接觸式加熱，通過溫控器（5）調節對加熱電阻絲（9）的供電電壓，試件（10）在不同的供電電壓下會在不同的溫度下能達到熱平衡，進而完成對試件（10）的變溫加載。