[實用新型]靜動態力-磁耦合材料性能測試儀器

有效

• 申請號: 201922152972.3
• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號: CN211698151U
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 仲宏偉;李潼;劉長宜;周立明;李世超;趙宏偉
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01R33/18
• 分類號: G01R33/18
• 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

本實用新型涉及一種靜動態力?磁耦合材料性能測試儀器，屬于精密科學儀器領域。包括力加載模塊、磁場加載模塊、霍爾探頭、測量線圈、應變片等。力加載模塊利用伺服電機和壓電疊堆，為試樣施加靜動態載荷；磁場加載模塊利用可變氣隙電磁鐵和亥姆霍茲線圈，提供平行或垂直于載荷方向的靜動態磁場。通過力?磁耦合測試能夠獲取材料在不同載荷和偏置磁場下的重要性能參數及曲線，包括彈性系數、壓磁系數，磁滯回線、磁致伸縮曲線、應力?應變曲線等。其優點在于：可以實現力?磁耦合環境下材料重要物理性能的測試，對磁致伸縮材料的本構關系的研究有重要意義。

技術領域

本實用新型涉及磁致伸縮材料性能測試和精密科學儀器領域，特別涉及一種靜動態力-磁耦合材料性能測試儀器。可以施加拉伸、壓縮兩種靜態載荷和動態的高頻壓縮載荷，并同時提供可調節直流偏置磁場和高頻交變磁場，實現磁致伸縮材料在載荷-磁場多物理場耦合環境下的性能測試。

背景技術

磁致伸縮材料存在復雜的非線性本構關系，因此獲取磁致伸縮材料在力-磁耦合場下的非線性本構模型是研究磁致伸縮材料的重要工作。大量試驗表明磁致伸縮材料的基本力學性能和磁學性能會受到外磁場和外載荷影響，在應用磁致伸縮材料時，需要考慮其性能參數在不同環境下的差異性，所以獲取材料在不同偏置磁場和應力下的性能參數非常重要。而現有的測試儀器只能針對材料的某一特定曲線進行測量，無法獲取其全面的力學和磁學性能及特征曲線。此外現有的測試儀器也只能提供靜態磁場環境，無法構建靜動態的外載荷、磁場耦合的測試環境。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種靜動態力-磁耦合材料性能測試儀器，解決了現有技術只能提供靜態磁場環境，無法構建靜動態的外載荷、磁場耦合的測試環境，無法獲取其全面的力學和磁學性能及特征曲線的問題。實現了力-磁耦合作用下的磁致伸縮材料性能測試。本實用新型可以檢測磁致伸縮材料在不同拉壓載荷或偏置磁場下的彈性系數和壓磁系數。另外，還可以測量在不同偏置磁場下被測樣品的應力-應變曲線和在不同載荷條件下的磁滯回線、磁致伸縮曲線。

本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現：

靜動態力-磁耦合材料性能測試儀器，包括力加載模塊1、磁場加載模塊2，磁場加載模塊2與力加載方向同軸或垂直安裝；通過伺服電機0103對試樣3施加靜態拉伸或壓縮載荷，構建試樣的初始應力狀態；通過壓電疊堆0123對試樣施加動態壓縮載荷，用于磁致伸縮材料彈性系數的動態測量；通過可變氣隙電磁鐵0201對試樣3施加測試所需的直流偏置磁場，利用亥姆霍茲線圈0202給試樣提供高頻交變磁場，用于測量磁致伸縮材料的壓磁系數。

所述的磁場加載模塊2為磁致伸縮材料測試提供直流偏置磁場和高頻交變磁場，通過支架0203連接可變氣隙電磁鐵0201和亥姆霍茲線圈0202；可變氣隙電磁鐵0201為試樣3提供可調節的直流偏置磁場，亥姆霍茲線圈0202為試樣3提供高頻交變磁場；磁場加載模塊2在力-磁耦合環境下能夠測量材料在特定預應力下的磁滯回線、磁致伸縮曲線；同時測量材料在特定偏置磁場下的應力-應變曲線。

所述的力加載模塊1采用對稱加載結構，裝有行星減速器0105的伺服電機0103通過換向器0107實現兩個并列的絲杠螺母副同向等速運動，同時驅動弓形加載臂0119為試樣3施加載荷；弓形加載臂0119為磁場加載模塊2讓出空間，給試樣3構建大載荷、強偏置磁場耦合的測試環境。