本發(fā)明涉及力學(xué)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種材料力學(xué)性能測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

材料力學(xué)性能試驗(yàn)是測(cè)定材料拉伸、壓縮、彎曲等特性的試驗(yàn)，傳統(tǒng)的材料性能試驗(yàn)都是在大型試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行離位測(cè)試，將材料從最初受力到最后被拉斷，繪出應(yīng)力-應(yīng)變曲線，從而得出材料的屈服極限及強(qiáng)度極限，在此試驗(yàn)過(guò)程中未涉及到材料拉伸試驗(yàn)與微觀形貌觀察的同步進(jìn)行，缺乏對(duì)材料損傷過(guò)程中材料形貌變化規(guī)律的深入研究。

因此，如何提供一種材料力學(xué)性能測(cè)試裝置，可在顯微成像系統(tǒng)下對(duì)材料發(fā)生的微觀變形損傷進(jìn)行全程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)材料的力學(xué)性能測(cè)試和微觀形貌觀測(cè)的同步性是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種材料力學(xué)性能測(cè)試裝置，可在顯微成像系統(tǒng)下對(duì)材料發(fā)生的微觀變形損傷進(jìn)行全程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)材料的力學(xué)性能測(cè)試和微觀形貌觀測(cè)的同步性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種材料力學(xué)性能測(cè)試裝置，包括用于觀察試樣中間部位的顯微鏡和原位拉伸測(cè)試儀，所述原位拉伸測(cè)試儀包括驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)傳動(dòng)單元與試樣拉伸單元相連，所述試樣拉伸單元均與用于測(cè)試試樣拉伸拉力的負(fù)荷測(cè)試裝置和用于測(cè)量試樣變形的變檢測(cè)裝置相連，且所述負(fù)荷測(cè)試裝置和所述變形檢測(cè)裝置均與控制器相連。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)單元包括減速裝置，所述減速裝置的一端設(shè)置有電機(jī)，所述減速裝置的另一端設(shè)置有第一蝸桿。

優(yōu)選的，所述傳動(dòng)單元包括與所述第一蝸桿配合的第一蝸輪，以及與設(shè)置在所述試樣拉伸單元的第二蝸輪配合的第二蝸桿，和與設(shè)置在所述試樣拉伸單元的第三蝸輪配合的第三蝸桿，且所述第一蝸輪，所述第二蝸桿與所述第三蝸桿依次間隔套設(shè)在蝸桿軸上。

優(yōu)選的，所述試樣拉伸單元包括與所述第二蝸輪套接的第一絲杠和與所述第三蝸輪套接的第二絲杠，且所述第一絲杠和所述第二絲杠均穿過(guò)布置在兩側(cè)且反向移動(dòng)的第一橫梁和第二橫梁。

優(yōu)選的，所述第一絲杠上依次套設(shè)有第一右旋螺母和第一左旋螺母，所述第二絲杠上依次套設(shè)有第二右旋螺母和第二左旋螺母。

優(yōu)選的，所述第一橫梁與所述第一右旋螺母和所述第二右旋螺母相連，所述第二橫梁與所述第一左旋螺母和所述第二左旋螺母相連。

優(yōu)選的，所述第一橫梁和所述第二橫梁上分別設(shè)置有用于夾持所述試樣的第一夾具和第二夾具。

優(yōu)選的，所述第一夾具和所述第二夾具的夾口相對(duì)設(shè)置，所述第一夾具和所述第二夾具內(nèi)均設(shè)置有楔形夾塊，且所述第一夾具和所述第二夾具距離底板的距離相等。

優(yōu)選的，所述變形檢測(cè)裝置為光柵尺，所述光柵尺的一端與所述第一橫梁固定，且所述光柵尺的另一端設(shè)置有探頭，且所述探頭與所述第二橫梁抵接。

優(yōu)選的，還包括用于支撐所述試樣拉伸單元的第一支撐座和第二支撐座，且所述第一絲杠與所述第二絲桿的兩端均穿設(shè)在所述第一支撐座和所述第二支撐座上。

由以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的材料力學(xué)性能測(cè)試裝置，包括用于觀察試樣中間部位的顯微鏡和原位拉伸測(cè)試儀，原位拉伸測(cè)試儀包括驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)傳動(dòng)單元與試樣拉伸單元相連，試樣拉伸單元與用于測(cè)試試樣拉伸拉力的負(fù)荷測(cè)試裝置相連，用于測(cè)量試樣變形的變形檢測(cè)裝置與試樣拉伸單元相連，且負(fù)荷測(cè)試裝置與變形檢測(cè)裝置均與控制器相連。當(dāng)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，首先啟動(dòng)原位拉伸測(cè)試儀的驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)傳動(dòng)單元帶動(dòng)試樣拉伸單元對(duì)試樣進(jìn)行拉伸，由于試樣拉伸單元均與測(cè)量試樣拉伸拉力的負(fù)荷測(cè)試裝置和用于檢測(cè)試樣變形的變形檢測(cè)裝置相連，而負(fù)荷測(cè)試裝置和變形檢測(cè)裝置又和控制器相連。因此，負(fù)荷測(cè)試裝置所測(cè)量的拉力和變形測(cè)試裝置所檢測(cè)的變形，通過(guò)控制器傳輸?shù)斤@示器進(jìn)行應(yīng)力-應(yīng)變、力-位移等曲線的顯示，通過(guò)曲線得出試樣的力學(xué)性能，而且該試驗(yàn)是在顯微鏡下進(jìn)行的，因此可以通過(guò)顯微鏡觀察試樣的整個(gè)受力過(guò)程，因而該材料力學(xué)性能測(cè)試裝置可以在顯微成像系統(tǒng)下對(duì)材料的微觀變形損傷進(jìn)行全程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)材料的力學(xué)性能測(cè)試和微觀形貌觀測(cè)的同步性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)的，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的材料力學(xué)性能測(cè)試裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的傳動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的試樣拉伸單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的試樣拉伸的夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的試樣的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，各部件名稱如下：

1-驅(qū)動(dòng)單元，11-電機(jī)，12-減速裝置，13-第一蝸桿，2-傳動(dòng)單元，21-第一蝸輪，22-第二蝸桿，23-第三蝸桿，24-蝸桿軸，3-負(fù)荷測(cè)試裝置，4-試樣拉伸單元，41-第二蝸輪，42-第三蝸輪，43-第一絲杠，431-第一右旋螺母，432-第一左旋螺母，44-第二絲杠，441-第二右旋螺母，442-第二左旋螺母，45-第一橫梁，46-第二橫梁，47-第一夾具，48-第二夾具，49-楔形夾塊，5-光柵尺，6-底板，7-第一支撐座，8-第二支撐座。

具體實(shí)施方式

有鑒于此，本發(fā)明的核心在于提供一種材料力學(xué)性能測(cè)試裝置，可在顯微成像系統(tǒng)下對(duì)材料發(fā)生的微觀變形損傷進(jìn)行全程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)材料的力學(xué)性能測(cè)試和微觀形貌觀測(cè)的同步性。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的材料力學(xué)性能測(cè)試裝置，包括用于觀察試樣中間部位的顯微鏡和和原位拉伸測(cè)試儀，原位拉伸測(cè)試儀包括驅(qū)動(dòng)單元1，驅(qū)動(dòng)單元1通過(guò)傳動(dòng)單元2與試樣拉伸單元4相連，試樣拉伸單元4與用于測(cè)試試樣拉伸拉力的負(fù)荷測(cè)試裝置3相連，用于測(cè)量試樣變形的變形檢測(cè)裝置與試樣拉伸單元4相連，且負(fù)荷測(cè)試裝置3與變形檢測(cè)裝置均與控制器相連。當(dāng)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，首先啟動(dòng)原位拉伸測(cè)試儀的驅(qū)動(dòng)單元1，驅(qū)動(dòng)單元1通過(guò)傳動(dòng)單元2帶動(dòng)試樣拉伸單元4對(duì)試樣進(jìn)行拉伸，由于試樣拉伸單元4均與測(cè)量試樣拉伸拉力的負(fù)荷測(cè)試裝置3和用于檢測(cè)試樣變形的變形檢測(cè)裝置相連，而負(fù)荷測(cè)試裝置3和變形檢測(cè)裝置又和控制器相連。因此，負(fù)荷測(cè)試裝置3所測(cè)量的拉力和變形檢測(cè)裝置所檢測(cè)的變形，通過(guò)控制器傳輸?shù)斤@示器進(jìn)行應(yīng)力-應(yīng)變、力-位移等曲線的顯示，通過(guò)曲線得出試樣的力學(xué)性能，而且該試驗(yàn)是在顯微鏡下進(jìn)行的，因此可以通過(guò)顯微鏡觀察試樣的整個(gè)受力過(guò)程，因而該材料力學(xué)性能測(cè)試裝置可以在顯微成像系統(tǒng)下對(duì)材料的微觀變形損傷進(jìn)行全程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)材料的力學(xué)性能測(cè)試和微觀形貌觀測(cè)的同步性。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例所提供的材料力學(xué)性能測(cè)試裝置不僅可以測(cè)試材料的抗拉強(qiáng)度，還可以測(cè)試材料的壓縮強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度等。

請(qǐng)參考圖2，本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)單元可以包括減速裝置12，減速裝置12的一端設(shè)置有電機(jī)11，減速裝置12的另一端設(shè)置有第一蝸桿13，電機(jī)11的啟?？梢匀藶槭謩?dòng)進(jìn)行啟停，也可以通過(guò)控制器自動(dòng)控制器其啟停，當(dāng)電機(jī)11啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)減速裝置12進(jìn)行減速，帶動(dòng)第一蝸桿13進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；當(dāng)然，驅(qū)動(dòng)單元也可以包括減速裝置12，減速裝置12的一端設(shè)置有液壓馬達(dá)，減速裝置12的另一端設(shè)置有第一蝸桿13。

請(qǐng)參考圖3，本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的傳動(dòng)單元2包括與第一蝸桿13配合的第一蝸輪21，以及與設(shè)置在試樣拉伸單元4的第二蝸輪41配合的第二蝸桿22，和與設(shè)置在所述試樣拉伸單元4的第三蝸輪42配合的第三蝸桿23，且第一蝸輪21，第二蝸桿22與第三蝸桿23依次間隔套設(shè)在蝸桿軸24上，當(dāng)然，傳動(dòng)單元也可以通過(guò)齒輪齒條進(jìn)行動(dòng)力的傳遞，或者通過(guò)鏈條進(jìn)行動(dòng)力的傳遞。

需要解釋的是，第一蝸輪21與蝸桿軸24固定連接，第一蝸桿13通過(guò)第一蝸輪21帶動(dòng)蝸輪軸24進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，由于第二蝸桿22和第三蝸桿23均與蝸輪軸24進(jìn)行固定連接，因而蝸輪軸24帶動(dòng)第二蝸桿22和第三蝸桿23進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)試樣拉伸單元4上的第二蝸輪41和第三蝸輪42進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

需要進(jìn)一步解釋的是，第二蝸輪22和第三蝸輪23均與試樣拉伸單元4固定連接。

請(qǐng)參考附圖4，試樣拉伸單元4包括與第二蝸輪41套接的第一絲杠43和與第三蝸輪42套接的第二絲杠44，且第一絲杠43和第二絲桿44均穿過(guò)布置在兩側(cè)且反向移動(dòng)的第一橫梁45和第二橫梁46。需要說(shuō)明的是，第一絲杠43上依次設(shè)置有第一右旋螺母431和第一左旋螺母432，第二絲杠44上依次套設(shè)有第二右旋螺母441和第二左旋螺母442。

需要解釋的是，與第一右旋螺母431套接的第一絲杠43的位置和與第二右旋螺母441套接的第二絲杠44的位置的螺紋的旋向相同；與第一左旋螺母432套接的第一絲杠43的位置和與第二左旋螺母442套接的第二絲杠44的位置的螺紋的旋向相同，且與第一右旋螺母431套接的第一絲杠43的位置和與第二右旋螺母441套接的第二絲杠44的位置的螺紋的旋向?yàn)榉捶较颉?/p>

因此，當(dāng)?shù)诙佪?1帶動(dòng)第一絲杠43轉(zhuǎn)動(dòng)，第三蝸輪42帶動(dòng)第二絲杠45轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連接第一右旋螺母431和第二右旋螺母441的第一橫梁45，和連接第一左旋螺母432和第二左旋螺母442的第二橫梁46向相反的方向移動(dòng)，從而完成對(duì)試樣的拉伸。

具體的，需要說(shuō)明的是，在第一橫梁45和第二橫梁46上分別設(shè)置有用于夾持試樣的第一夾具47和第二夾具48，第一夾具47和第二夾具48的夾口相對(duì)設(shè)置，第一夾具47和第二夾具48內(nèi)均設(shè)置有楔形夾塊49，且第一夾具47和第二夾具48距離底板6的距離相等。當(dāng)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，將試樣夾持在第一夾具47和第二夾具48內(nèi)的楔形夾塊49內(nèi)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11帶動(dòng)第一橫梁47和第二橫梁48向相反的方向拉伸，進(jìn)而帶動(dòng)第一夾具47和第二夾具48向相反的方向移動(dòng)，完成試樣的力學(xué)性能試驗(yàn)。

需要說(shuō)明的是，在第一夾具47內(nèi)設(shè)置有兩只楔形夾塊49，在第二夾具內(nèi)48設(shè)置有兩只楔形夾塊49，如此設(shè)置，可保證在試樣被拉伸過(guò)程中楔形夾塊49可在第一夾具47和第二夾具48中自適應(yīng)調(diào)整位置，確保試樣的對(duì)中性。

進(jìn)一步的，變形檢測(cè)裝置可以為位移傳感器，也可以為光柵尺5，這里優(yōu)選變形檢測(cè)裝置為光柵尺5，需要說(shuō)明的是，光柵尺5的一端與第一橫梁45抵接，光柵尺5的另一端設(shè)置探頭，探頭與第二橫梁47抵接，當(dāng)?shù)谝粰M梁45和第二橫梁46進(jìn)行反向移動(dòng)時(shí)，光柵尺5能夠測(cè)量第一橫梁45和第二橫梁46之間的位移距離，從而轉(zhuǎn)化成信號(hào)傳輸給控制器，控制器傳輸給顯示器，在顯示器上進(jìn)行變形強(qiáng)度顯示。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的材料力學(xué)性能測(cè)試裝置包括用于支撐試樣拉伸單元4的第一支撐座7和第二支撐座8，且第一絲杠43和第二絲杠44的兩端均穿設(shè)在第一支撐座7和第二支撐座8上，需要解釋的是，第一支撐座7和第二支撐座8均設(shè)置在底板6上，與底板6固定連接，第一支撐座7和第二支撐座8可以很好的支撐試樣拉伸單元4進(jìn)行材料拉伸試驗(yàn)。

本發(fā)明實(shí)施例所公開(kāi)的材料力學(xué)性能測(cè)試裝置，還包括用于顯示應(yīng)力-應(yīng)變、力-位移等試驗(yàn)曲線的顯示器和觀察試樣表面形貌的顯微成像系統(tǒng)，控制器將試樣的受力變化過(guò)程轉(zhuǎn)化成信號(hào)傳輸?shù)斤@示器上，通過(guò)顯示器對(duì)試樣的性能曲線進(jìn)行顯示，并可通過(guò)顯微成像系統(tǒng)進(jìn)一步觀察試樣在受力狀態(tài)下試樣表面形貌的變化，從微觀領(lǐng)域探索材料變形損傷機(jī)制。

本說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。