双轴拉伸力学性能测试仪器及原位微观力学性能测试设备制造技术

本发明专利技术涉及一种双轴拉伸力学性能测试仪器及原位微观力学性能测试设备。所述双轴拉伸力学性能测试仪器主要针对薄膜材料进行拉伸试验，使用时将待测试的试件放入夹具上板组件和夹具下板组件之间固定，使用拉伸装置对试件进行双轴或单轴拉伸，然后利用作用力检测装置检测拉伸方向上试件所受到的力，并通过位移检测装置检测拉伸方向上试件产生的尺寸变化；同时，由于本发明专利技术提供的拉伸力学性能测试仪器的体积小，结构紧凑，可以直接与Raman光谱仪、XRD、超景深显微镜或光学显微镜相结合，实现对被测试试件的微观损伤演变进行原位表征，为研究材料的微观损伤演变规律和失效机理提供参考。

Biaxial tensile mechanical properties testing instrument and in situ micro mechanical performance testing equipment

The invention relates to a biaxial tensile mechanical property testing instrument and an in-situ micro mechanical performance testing device. The testing instrument for the mechanical properties of the biaxial tension is mainly aimed at the tensile test of the film material. When used, the test pieces are placed between the board components of the fixture and the lower plate assembly of the fixture, and the tensile device is used to stretch the specimen in a double or single axis, and then the test part of the tensile direction is detected by the force testing device. At the same time, because of the small size and compact structure of the tensile mechanical properties testing instrument provided by the invention, it can be directly combined with the Raman spectrometer, XRD, ultra depth microscope or optical micromirror to realize the tested specimen. In situ characterization of microscopic damage evolution provides a reference for studying the evolution and failure mechanism of microdamage.

【技术实现步骤摘要】
双轴拉伸力学性能测试仪器及原位微观力学性能测试设备
本专利技术涉及力学性能测试仪器
，具体地，涉及一种双轴拉伸力学性能测试仪器及原位微观力学性能测试设备。
技术介绍
纺织材料和薄膜材料是日常使用很广泛的一类材料，在纺织材料平面上，经纬线互相垂直。由于经纬线性能各异，因此织物应该认为正交各向异性的。薄膜材料没有弯曲刚度，仅能抵抗拉力。然而在实际使用过程中，并非受到单一形式的破坏，而是复杂应力的共同作用。这就要求纺织或薄膜材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力，这种能力就是材料的力学性能，而要了解材料的力学性能以及影响材料力学性能的各种因素，就必须结合材料的失效形式，通过设计实验来了解材料各方面的力学性能。其中，拉伸试验则是应用最广泛的力学性能试验方法之一。传统的拉伸试验一般是在万能材料试验机上进行的，试验时，调整移动横梁至适当位置，将标准试样处于铅垂并位于中间位置时夹紧试样，然后在标准试样上加载进行拉伸，由于拉伸疲劳加载比较符合实际生产中结构件以及功能件的实际工作情况，所以常在拉伸试验中被采用。原位力学性能测试是指在微、纳米尺度下对试件材料进行力学性能测试，通过电子显微镜等观测仪器对载荷作用下材料发生的微观变形损伤进行全程动态监测的一种力学测试技术。该技术深入的揭示了各类材料及其制品的微观力学行为、损伤机理及其与载荷作用和材料性能间的相关性规律。但是这种拉伸测试装置体积大，属于“非原位”拉伸测试领域，即在测试的动态过程中，不能借助于扫描电子显微镜，拉曼光谱仪，激光共聚焦显微镜，超景深显微镜等显微成像组件对被测试件在拉伸加载工况下，开展原位实时的动态监测。
技术实现思路
为了改善现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供了一种双轴拉伸力学性能测试仪器及原位微观力学性能测试设备，以解决现有技术中存在的现有的拉伸测试装置体积大，属于“非原位”拉伸测试领域，即在测试的动态过程中，不能借助于扫描电子显微镜，拉曼光谱仪，激光共聚焦显微镜，超景深显微镜等显微成像组件对被测试件在拉伸加载工况下，开展原位实时的动态监测的技术问题。在本专利技术的实施例中提供了一种双轴拉伸力学性能测试仪器，所述双轴拉伸力学性能测试仪器包括有底座和设置于底座上的夹具固定装置、拉伸装置、作用力检测装置及位移检测装置；所述夹具固定装置用于固定待测试的试件，所述夹具固定装置包括有夹具上板组件和夹具下板组件，试件放置于所述夹具上板机构和夹具下板机构之间，所述夹具下板组件包括有相互垂直设置的第一夹具下板组件和第二夹具下板组件，第一夹具下板组件包括有相互平行设置的夹具下板a与夹具下板b，第二夹具下板组件包括有相互平行设置的夹具下板c与夹具下板d，所述夹具上板组件包括有夹具上板a、夹具上板b、夹具上板c、夹具上板d，所述夹具上板a位于夹具下板a上方，所述夹具上板b位于夹具下板b上方，所述夹具上板c位于夹具下板c上方，所述夹具上板d位于夹具下板d上方，对试件进行装夹；所述拉伸装置的数量为四个，所述拉伸装置分别与夹具下板a、夹具下板b、夹具下板c、夹具下板d相连接，用于对试件在相互垂直的两个方向上施加拉力和压力；所述位移检测装置数量为四个，所述位移检测装置分别与夹具下板a、夹具下板b、夹具下板c、夹具下板d相连接，用于对试件在四个方向上的位移进行测量；所述作用力检测装置的数量至少为两个，两个所述作用力检测装置分别与相互垂直的两个所述夹具下板相连接，用于对试件在两个相互垂直的方向上所受的作用力进行测量。优选地，所述夹具上板和夹具下板上均设置有多个固定孔，所述夹具固定装置还包括有圆柱销和螺丝，试件安装在夹具上板组件和夹具下板组件之间，圆柱销依次穿过夹具上板的固定孔、试件和夹具下板的固定孔起到定位作用，所述螺丝将依次穿过夹具上板的固定孔、试件和夹具下板的固定孔拧紧以实现试件的固定。优选地，所述夹具固定装置还包括有夹具支撑板和夹具固定销，所述夹具支撑板的数量至少为两个，两个所述夹具支撑板设置于两个相互垂直的夹具下板的下方，所述夹具支撑板上设置有多个固定孔，所述夹具固定销通过夹具下板和夹具支撑板上的固定孔将所述夹具支撑板和夹具下板固定，所述夹具支撑板固定设置于所述底座上。优选地，所述拉伸装置包括有驱动单元、大直齿圆锥齿轮和与所述大直齿圆锥齿轮相互啮合设置的小直齿圆锥齿轮a、小直齿圆锥齿轮b、小直齿圆锥齿轮c和小直齿圆锥齿轮d，所述小直齿圆锥齿轮a和小直齿圆锥齿轮c相互平行设置，所述小直齿圆锥齿轮b、小直齿圆锥齿轮d相互平行设置，且所述小直齿圆锥齿轮a分别与小直齿圆锥齿轮b、小直齿圆锥齿轮d相互垂直；所述小直齿圆锥齿轮a、小直齿圆锥齿轮b、小直齿圆锥齿轮c、小直齿圆锥齿轮d对应地与丝杠a、丝杠b、丝杠c、丝杠d分别连接，所述丝杠a、丝杠b、丝杠c、丝杠d又分别对应地与夹具下板a、夹具下板b、夹具下板c、夹具下板d相连接，用于驱动所述夹具下板a、夹具下板b、夹具下板c、夹具下板d沿所在方向轴向移动，从而实现对试件四个轴向方向上的施力。优选地，所述位移检测装置包括有固定板、位移传感器、位移传感器支座和支撑板，所述固定板和支撑板固定在所述底座上，丝杆的一端固定设置于所述固定板上，丝杠的另一端通过所述支撑板与夹具下板相互连接，所述支撑板与丝杠滑动连接；所述位移传感器支座的一端固定在所述固定板上，另一端固定在所述支撑板上，所述位移传感器固定在所述位移传感器支座上，且所述位移传感器与对应的夹具下板相连接，用于感应所述夹具下板沿所述丝杆所在方向的轴线上的位移。优选地，所述作用力检测装置包括有力传感器，所述力传感器位于所述支撑板与夹具支撑板之间，用于并且与所述支撑板固定安装，且所述力传感器与所述夹具支撑板相连接，用于检测试件所受到的力的载荷大小。优选地，所述双轴拉伸力学性能测试仪器还包括有加热机构，所述加热机构位于所述夹具机构下方，用于对所述试件进行加热；所述加热机构包括有加热台和加热台支撑板，所述加热台可拆卸地固定在所述加热台支撑板上，所述加热台支撑板固定于所述底座上。优选地，所述双轴拉伸力学性能测试仪器还包括有试件标准化制作仪器，用于制作标准化试件。优选地，所述试件标准化制作仪器包括有沿竖直方向设置的上模座和下模座，所述上模座和下模座通过圆柱销固定定位；所述下模座上设置有承料板，用于放置待处理的试件；所述上模座上设置有模柄、凸模固定板和材料固定板，所述凸模固定板与上模座相连，所述模柄与凸模固定板相连，且穿过所述上模座上的固定孔，所述模柄用于控制所述凸模固定板沿竖直方向移动，所述凸模固定板下方通过弹簧与材料固定板连接，所述凸模固定板朝向所述下模座的一侧设置有刀具，所述刀具的设置位置与夹具上板和夹具下板上的固定孔的位置设置一致。在本专利技术的实施例中提供了一种原位微观力学性能测试设备，所述原位微观力学性能测试设备包括有原位观测仪器及如上所述的双轴拉伸力学性能测试仪器。本专利技术提供的双轴拉伸力学性能测试仪器使用时将待测试的试件放入夹具上板组件和夹具下板组件之间固定，使用拉伸装置对试件进行拉伸，然后利用作用力检测装置检测拉伸方向上试件所受到的力，和利用位移检测装置检测拉伸方向上试件产生的尺寸变化；同时，由于本专利技术提供的双轴拉伸力学性能测试仪器的体积小，结构紧凑，可以直接与Ra本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双轴拉伸力学性能测试仪器，其特征在于，所述双轴拉伸力学性能测试仪器包括有底座和设置于底座上的夹具固定装置、拉伸装置、作用力检测装置及位移检测装置；所述夹具固定装置用于固定待测试的试件，所述夹具固定装置包括有夹具上板组件和夹具下板组件，试件放置于所述夹具上板机构和夹具下板机构之间，所述夹具下板组件包括有相互垂直设置的第一夹具下板组件和第二夹具下板组件，第一夹具下板组件包括有相互平行设置的夹具下板a与夹具下板b，第二夹具下板组件包括有相互平行设置的夹具下板c与夹具下板d，所述夹具上板组件包括有夹具上板a、夹具上板b、夹具上板c、夹具上板d，所述夹具上板a位于夹具下板a上方，所述夹具上板b位于夹具下板b上方，所述夹具上板c位于夹具下板c上方，所述夹具上板d位于夹具下板d上方，对试件进行装夹；所述拉伸装置的数量为四个，所述拉伸装置分别与夹具下板a、夹具下板b、夹具下板c、夹具下板d相连接，用于对试件在相互垂直的两个方向上施加拉力和压力；所述位移检测装置数量为四个，所述位移检测装置分别与夹具下板a、夹具下板b、夹具下板c、夹具下板d相连接，用于对试件在四个方向上的位移进行测量；所述作用力检测装置的数量至少为两个，两个所述作用力检测装置分别与相互垂直的两个所述夹具下板相连接，用于对试件在两个相互垂直的方向上所受的作用力进行测量。...

【技术特征摘要】
1.一种双轴拉伸力学性能测试仪器，其特征在于，所述双轴拉伸力学性能测试仪器包括有底座和设置于底座上的夹具固定装置、拉伸装置、作用力检测装置及位移检测装置；所述夹具固定装置用于固定待测试的试件，所述夹具固定装置包括有夹具上板组件和夹具下板组件，试件放置于所述夹具上板机构和夹具下板机构之间，所述夹具下板组件包括有相互垂直设置的第一夹具下板组件和第二夹具下板组件，第一夹具下板组件包括有相互平行设置的夹具下板a与夹具下板b，第二夹具下板组件包括有相互平行设置的夹具下板c与夹具下板d，所述夹具上板组件包括有夹具上板a、夹具上板b、夹具上板c、夹具上板d，所述夹具上板a位于夹具下板a上方，所述夹具上板b位于夹具下板b上方，所述夹具上板c位于夹具下板c上方，所述夹具上板d位于夹具下板d上方，对试件进行装夹；所述拉伸装置的数量为四个，所述拉伸装置分别与夹具下板a、夹具下板b、夹具下板c、夹具下板d相连接，用于对试件在相互垂直的两个方向上施加拉力和压力；所述位移检测装置数量为四个，所述位移检测装置分别与夹具下板a、夹具下板b、夹具下板c、夹具下板d相连接，用于对试件在四个方向上的位移进行测量；所述作用力检测装置的数量至少为两个，两个所述作用力检测装置分别与相互垂直的两个所述夹具下板相连接，用于对试件在两个相互垂直的方向上所受的作用力进行测量。2.根据权利要求1所述的双轴拉伸力学性能测试仪器，其特征在于，所述夹具上板和夹具下板上均设置有多个固定孔，所述夹具固定装置还包括有圆柱销和螺丝，试件安装在夹具上板组件和夹具下板组件之间，圆柱销依次穿过夹具上板的固定孔、试件和夹具下板的固定孔起到定位作用，所述螺丝将依次穿过夹具上板的固定孔、试件和夹具下板的固定孔拧紧以实现试件的固定。3.根据权利要求2所述的双轴拉伸力学性能测试仪器，其特征在于，所述夹具固定装置还包括有夹具支撑板和夹具固定销，所述夹具支撑板的数量至少为两个，两个所述夹具支撑板设置于两个相互垂直的夹具下板的下方，所述夹具支撑板上设置有多个固定孔，所述夹具固定销通过夹具下板和夹具支撑板上的固定孔将所述夹具支撑板和夹具下板固定，所述夹具支撑板固定设置于所述底座上。4.根据权利要求3所述的双轴拉伸力学性能测试仪器，其特征在于，所述拉伸装置包括有驱动单元、大直齿圆锥齿轮和与所述大直齿圆锥齿轮相互啮合设置的小直齿圆锥齿轮a、小直齿圆锥齿轮b、小直齿圆锥齿轮c和小直齿圆锥齿轮d，所述小直齿圆锥齿轮a和小直齿圆锥齿轮c相互平行设置，所述小直齿圆锥齿轮b、小直齿圆锥齿轮d相互平行设置，且所述小直齿圆锥齿轮a分别与小直齿圆锥齿轮b、小直...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯鹏亮，张青，朱天龙，周汉生，赵安然，董香龙，徐晓明，朱刘寅，刘鹏，朱奔驰，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32