[實用新型]多載荷多物理場耦合材料微觀力學性能原位測試儀器

有效

• 申請號: 201320597291.8
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN203551383U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 趙宏偉;任露泉;李建平;黃虎;張攀峰;胡曉利;程虹丙;方岱寧;馬志超;莊慶偉;高景;董曉龍;唐可洪;張富;鄒青;朱玉祥;董景石;范尊強;呼詠;尚濤
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/26
• 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

1.一種多載荷多物理場耦合材料微觀力學性能原位測試儀器，其特征在于：包括框架支撐模塊、拉/壓-低周疲勞模塊、扭轉模塊（21）、三點彎曲模塊（6）、壓痕模塊（33）、熱磁加載模塊（34）、原位觀測模塊（32）和夾具體模塊（22），所述框架支撐模塊為測試儀器提供整機的結構支撐，拉/壓-低周疲勞模塊布置在測試儀器上下兩端，扭轉模塊（21）直接布置于拉/壓-低周疲勞模塊的前端，三點彎曲模塊（6）、壓痕模塊（33）和熱磁加載模塊（34）通過公共替換部件布置于整個測試儀器的一側支撐立柱之上，原位觀測模塊布置于另一側的支撐立柱之上；夾具體模塊連接于扭轉模塊的前段，完成對試件的裝夾功能；該儀器整體采用四立柱垂直對稱式布置，上下兩端分別采用兩個完全相同的伺服液壓缸（10）和兩個扭轉模塊（21）對處于中心位置的試件（23）材料進行對稱式的拉伸/壓縮測試和對稱式的扭轉測試。

2.根據權利要求1所述的多載荷多物理場耦合材料微觀力學性能原位測試儀器，其特征在于：所述拉/壓-低周疲勞模塊包括伺服液壓缸（10）和液壓缸固定套筒（13）；所述扭轉模塊（21）包括扭轉伺服電機（44）、蝸輪蝸桿減速箱和滾珠花鍵（47）；所述三點彎曲模塊（6）包括彎曲伺服電機（54）、滾珠絲杠（60）、絲杠螺母（61）傳動組件、壓頭（64）以及導軌滑塊組件Ⅰ、Ⅱ（71、72）；所述壓痕模塊（33）包括壓痕伺服電機（75）、絲杠螺母組件（89）、壓電陶瓷（93）、柔性鉸鏈（81）、力傳感器（84）、電容式位移傳感器（83）、金剛石壓頭（87）和一些連接支撐部件；所述夾具體模塊（22）包括夾具（97）、夾具擋片（98）、夾具體（99）、拉扭力傳感器（100）、連接體（101）和下連接脹緊套（102）。

3.根據權利要求1所述的多載荷多物理場耦合材料微觀力學性能原位測試儀器，其特征在于：所述的框架支撐模塊上設置原位觀測模塊，所述原位觀測模塊包含材料性能測試表征儀器，所述材料性能測試表征儀器為高景深3D成像顯微組件、超聲波探傷元件。

4.根據權利要求1所述的多載荷多物理場耦合材料微觀力學性能原位測試儀器，其特征在于：所述的三點彎曲模塊（6）、壓痕模塊（33）、熱磁加載模塊（34）分別通過公共安裝替換部件——固定支撐板（5）實現互換式布置；所述壓痕模塊（33）通過公共安裝替換部件固定支撐板（5）集成在框架支撐模塊上。

5.根據權利要求1所述的多載荷多物理場耦合材料微觀力學性能原位測試儀器，其特征在于：所述的扭轉模塊（21）采用蝸輪蝸桿減速機構配合滾珠花鍵將軸向拉伸/壓縮運動與扭轉運動獨立。

6.根據權利要求1所述的多載荷多物理場耦合材料微觀力學性能原位測試儀器，其特征在于：所述的三點彎曲模塊（6）通過彎曲底板（70）下安裝的一層導軌滑塊組件Ⅰ（71），使得上層三點彎曲模塊可相對于底板支撐板（74）整體浮動。

7.根據權利要求1所述的多載荷多物理場耦合材料微觀力學性能原位測試儀器，其特征在于：所述的三點彎曲模塊（6）中的兩個反向支撐頭（65）固連于支撐頭后座（66），并通過末端的尾部旋轉軸（67）安裝于滑動軸承（68）之內。

8.根據權利要求1所述的多載荷多物理場耦合材料微觀力學性能原位測試儀器，其特征在于：所述的壓痕模塊（33）采用手動平移臺（95）調節電容式位移傳感器（83）的探頭與反射板（85）初始間距。

9.根據權利要求1所述的多載荷多物理場耦合材料微觀力學性能原位測試儀器，其特征在于：所述的夾具體模塊（22）采用脹緊套對測試試件進行裝夾。

10.根據權利要求1所述的多載荷多物理場耦合材料微觀力學性能原位測試儀器，其特征在于：所述的熱磁加載模塊（34）采用永磁體（104）提供磁場，通過調節螺桿（105）調節永磁體（104）與軟鐵（106）形成的磁回路的相對位置來實現不同磁場強度的加載。

11.根據權利要求1所述的多載荷多物理場耦合材料微觀力學性能原位測試儀器，其特征在于：所述的熱磁加載模塊（34）采用半導體帕爾貼片（107）對試件材料進行制冷，將帕爾貼片（107）通以規定方向的直流電。

12.根據權利要求1所述的多載荷多物理場耦合材料微觀力學性能原位測試儀器，其特征在于：所述的熱磁加載模塊（34）采用光照輻射對試件進行加熱；通過兩根對稱的發光體（108）發出紅外光，光線經兩個弧形反射面反射后聚焦于試件中心一點，該熱磁加載模塊（34）中設置循環水冷卻系統（109）。