[實用新型]一種基于尺蠖型壓電驅動器的原位拉伸實驗儀

有效

• 申請號: 201320676261.6
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN203519425U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 張志輝;王書鵬;趙宏偉;任露泉;李凌;馬志超
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張建成

技術領域

本實用新型涉及一種基于尺蠖型壓電驅動器的原位拉伸實驗儀，屬于原位力學性能測試領域。本實用新型與高速攝像機、掃描電子顯微鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）、光學顯微鏡及拉曼光譜儀等具有良好的兼容性，可被廣泛應用于材料力學性能的原位拉伸測試。

背景技術

材料的微觀力學性能與宏觀的經典力學性能存在很大的差異。材料的微納米力學測試的諸多性能參數中，彈性模量、硬度、斷裂極限、切變模量等參數是最主要的測試對象，針對上述的材料性能參數有多種測試方法，如拉伸法、壓縮法、剪切法、扭轉法、彎曲法、納米壓痕法和鼓膜法等，其中原位拉伸測試方法能更加全面的體現材料的力學性能，可以通過實時的應力-應變曲線比較直觀的分析出材料的斷裂極限、彈性模量等力學性能。

目前，吉林大學已經開發出了一些原位拉伸力學性能測試裝置，并且取得了不錯的應用效果。這些裝置主要采用傳統的精密驅動機構，如利用精密絲杠螺母副、滾動/滑動導軌、蝸輪蝸桿機構等作為動力與運動的轉換方式，由于存在間隙、摩擦、多環節運動等問題，其運動精度、定位精度等各方面已難以滿足要求。

由于壓電陶瓷元件具有響應迅速、出力大、位移分辨率高、機電轉換率高以及結構緊湊等優點，國內外研究人員已利用其開發了相當多的微小型精密驅動機構,并在各領域展現出了廣闊的應用前景。

因此，采用新型壓電驅動器，設計研發一種精度更高，測試效果更好的原位拉伸試驗儀器十分必要。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于尺蠖型壓電驅動器的原位拉伸實驗儀器，本實用新型克服了傳統的驅動裝置如普通電機、絲杠螺母、蝸輪蝸桿等宏觀大尺寸部件難以滿足精度要求和具有累積誤差的缺陷，采用一種新型的壓電驅動器作為驅動單元，具有精度高、控制方便，成本低、測試效果好等優勢，可以對宏觀的標準及非標準試件進行跨尺度原位拉伸載荷測試，對被測試件斷裂過程中的裂紋產生、擴展和斷裂進行原位觀測，為更進一步的研究材料的力學性能和裂紋產生斷裂機理提供了更加精密的、科學有效的測試裝置。

本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現：

本實用新型是由底座、第一導軌座、第一復位彈簧、定子、第二復位彈簧、雙直線軸承座、第二導軌座、第二箝位斜塊、第二直線軸承、第二導軌、第二箝位彈簧、位移傳感器、第一單直線軸承座、第三直線軸承、被測試件、第一右夾具、第三箝位彈簧、第三導軌座、第三箝位斜塊、尾座、拉力傳感器、拉力傳感器座、定位螺栓、緊固螺栓、第二右夾具、第四導軌座、第四箝位斜塊、第一導軌、第四箝位彈簧、第四復位螺栓、驅動壓電疊堆、第一左夾具、第四直線軸承、第二左夾具、第二單直線軸承座、第一箝位斜塊、第一復位螺栓、第一箝位彈簧、動子、第一直線軸承、第二復位螺栓和第三復位螺栓組成。

所述的定子通過螺栓固定于底座上；第一導軌座、第二導軌座、第三導軌座、第四導軌座分別通過螺栓固定于定子上；第一導軌安裝于第一導軌座和第四導軌座的定位孔內，通過螺栓夾緊；第二導軌安裝于第二導軌座和第三導軌座的定位孔內，通過螺栓夾緊；第一直線軸承和第二直線軸承通過螺栓安裝于雙直線軸承座上，第三直線軸承通過螺栓安裝于第一單直線軸承座上,第三直線軸承通過螺栓安裝于第二單直線軸承座上；第三直線軸承和第一直線軸承分別裝配于第一導軌上，第二直線軸承和第三直線軸承分別裝配于第二導軌上；雙直線軸承座、第一單直線軸承座和第二單直線軸承座分別通過螺栓安裝于動子上；動子安裝于定子的橫向導軌槽內，第一箝位斜塊、第二箝位斜塊、第三箝位斜塊和第四箝位斜塊分別安裝于定子的縱向導軌槽內；第一箝位彈簧、第二箝位彈簧、第三箝位彈簧和第四箝位彈簧分別安裝于定子和各個箝位斜塊的定位卡槽內；第一復位彈簧和第二復位彈簧分別安裝于定子和動子的定位卡槽內；尾座安裝于底座的尾部，通過定位螺栓定位，通過緊固螺栓夾緊；拉力傳感器座通過螺栓安裝于尾座上；拉力傳感器通過螺栓安裝于拉力傳感器座上；第二右夾具通過螺栓安裝于拉力傳感器上，第一右夾具通過螺栓安裝于第二右夾具上；第二左夾具通過螺栓安裝于動子上，第一左夾具通過螺栓安裝于第二左夾具上；位移傳感器通過傳感器座用螺栓安裝于第二左夾具上，拉桿通過拉桿座用螺栓安裝于第二右夾具上；第一復位螺栓、第二復位螺栓、第三復位螺栓和第四復位螺栓分別通過螺紋與第一箝位斜塊、第二箝位斜塊、第三箝位斜塊和第四箝位斜塊旋緊連接，并分別通過定子上的通孔伸出定子兩側。