一种复杂多维力学加载装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种复杂多维力学加载装置，包括上固定座和下固定座，下固定座上自下往上依次设有第一Z轴旋转台、Y轴位移台以及第二Z轴旋转台，第二Z轴旋转台上安装有放置待测样品的样品台，上固定座位于样品台正上方，上固定座底面安装有Z轴位移台，Z轴位移台底面安装有带触头的六轴力学传感器，样品台两侧分设有第一X轴位移台、第二X轴位移台，第一X轴位移台上固定有位移传感器，第二X轴位移台上固定有拉力传感器，第一X轴位移台前端固定有左夹具，拉力传感器前端固定有与左夹具配合夹持待测样品的右夹具。本发明专利技术通过对样品同时加载二维拉力和三维压力，以满足材料和复杂多维力学传感器研究中对复杂多维力加载需求。

A Complex Multidimensional Mechanical Loading Device

【技术实现步骤摘要】
一种复杂多维力学加载装置
本专利技术涉及力学加载实验装置
，尤其是一种复杂多维力学加载装置。
技术介绍
力学加载装置是实验室、科研院所、工厂等单位用于力学性能实验的专用实验装置。对于一些材料、复杂多维力学传感器的研究，需要对其同时施加二维拉力和三维压力，以对复杂多维力学作用进行校准和解耦。目前，按照力学加载维度分，力学加载装置主要包括单轴拉伸试验机和压力机，也有一些实验室自主搭建的二维拉力加载装置和三维压力加载装置，而尚无具有能够同时加载二维拉力和三维压力这种复杂多维力作用的力学加载装置。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本专利技术提供一种复杂多维力学加载装置，通过对样品同时加载二维拉力和三维压力，以满足材料和复杂多维力学传感器研究中对复杂多维力加载需求。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复杂多维力学加载装置，包括上固定座和下固定座，所述的下固定座上自下往上依次设有第一Z轴旋转台、Y轴位移台以及第二Z轴旋转台，第二Z轴旋转台上安装有放置待测样品的样品台，上固定座位于样品台正上方，上固定座底面安装有Z轴位移台，Z轴位移台底面安装有带触头的六轴力学传感器，位于样品台两侧分设有第一X轴位移台、第二X轴位移台，第一X轴位移台上固定有位移传感器，第二X轴位移台上固定有拉力传感器，所述第一X轴位移台前端固定有左夹具，所述拉力传感器前端固定有与左夹具配合夹持待测样品的右夹具。具体说，所述的下固定座还具有分设于两侧的左立柱和右立柱，第一X轴位移台固定在左立柱上，第二X轴位移台固定在右立柱上，位移传感器的自由端固定在左立柱上。优选地，所述的Y轴位移台位移为0时，所述第二Z轴旋转台的轴心、第一Z轴旋转台的轴心、样品台的轴心、六轴力学传感器的Z轴轴心、触头的轴心和样品的轴心位于同一条共轴直线之上。进一步地，当所述的第一X轴位移台和第二X轴位移台的位移为0时，所述左夹具和右夹具相对接，且所述对接线与第二Z轴旋转台的轴心与第一Z轴旋转台的轴心连成的共轴直线相交。本专利技术工作原理如下：所述Z轴位移台带动六轴力学传感器和触头沿Z轴方向运动，当触头下压到样品后，所述六轴力学传感器反馈Z轴压力，以此用于对样品施加Z轴压力。所述第二Z轴旋转台带动样品台和样品绕Z轴旋转角度θ1，或由第一Z轴旋转台带动Y轴位移台、第二Z轴旋转台、样品台及样品绕Z轴旋转角度θ1；再由Z轴位移台带动六轴力学传感器和触头沿Z轴方向运动到特定位置，使触头与样品相接触，Y轴位移台带动第二Z轴旋转台、样品台和样品进行运动，所述六轴力学传感器反馈Y轴和X轴压力的合力，此压力方向与样品的Y’轴成角度θ1，由此可对样品施加XY平面内任意方向的压力。对样品同时施加Z轴压力和XY平面内任意方向的压力，其合力结果是对样品施加XYZ三维方向内任意方向的压力。所述第二Z轴旋转台带动所述样品台和样品绕Z轴旋转角度θ2，或由所述第一Z轴旋转台带Y轴位移台、第二Z轴旋转台、样品台和样品绕Z轴旋转角度θ2；然后由第一X轴位移台带动位移传感器、左夹具和样品进行远离样品中心的运动，所述第二X轴位移台带动拉力传感器、夹具、样品进行远离样品中心的运动，位移传感器反馈位移，此位移与样品的X’轴成角度θ2，拉力传感器反馈拉力，此拉力与样品的X’轴成角度θ2，由此可对样品施加XY平面内任意方向的位移和压力。所述第一Z轴旋转台带动所述Y轴位移台、第二Z轴旋转台、样品台和样品旋转角度θ3，再由所述第二Z轴旋转台带动所述样品台和样品旋转角度θ4；所述第一X轴位移台带动所述位移传感器、左夹具和样品进行远离样品中心的运动，所述第二X轴位移台带动拉力传感器、右夹具、样品进行远离样品中心的运动，位移传感器反馈位移，此位移与样品的X’轴成角度θ3±θ4，拉力传感器反馈拉力，此拉力与样品的X’轴成角度θ3±θ4；同时，所述Z轴位移台带动所述六轴力学传感器和触头沿Z轴方向运动到特定位置，使触头与样品表面相接触，再由所述Y轴位移台带动所述第二Z轴旋转台、样品台和样品进行运动，所述六轴力学传感器反馈Y和X轴压力，此压力样品的Y’轴成角度θ4，由此可对样品同时加载XYZ三维方向内任意方向的压力和XY平面内任意方向的拉力和位移。本专利技术的有益效果是：本专利技术可以对样品加载XYZ三维方向内任意方向的压力；也可以对样品加载XY二维平面内任意方向的拉力和位移；还可以对样品加载XY二维平面内任意方向拉力和位移的同时，对样品加载XYZ三维方向内任意方向的压力，从而满足了材料和复杂多维力学传感器研究中对复杂多维力加载需求附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的结构示意图。图2为初始状态下样品摆放示意图。图3为第二Z轴旋转台顺时针旋转角度α后的样品摆放示意图。图4为第一Z轴旋转台逆时针旋转角度β后的样品摆放示意图。图5为第一Z轴旋转台逆时针旋转角度β，第二Z轴旋转台顺时针旋转角度γ后的样品摆放示意图。图1中：1.第二Z轴旋转台，2.Y轴位移台，3.第一Z轴旋转台，4.Z轴位移台，5.六轴力学传感器，6.触头，7.第一X轴位移台，8.第二X轴位移台，9.位移传感器，10.拉力传感器，11.左夹具，12.右夹具，13.样品台，14.左立柱，15.右立柱，16.下固定座，17.上固定座，18.样品。图2中：18.样品，19.拉力加载方向，20.XY平面内压力加载方向，其中XY为本专利技术所述加载装置的坐标系，X’Y’为样品所在的坐标系。图3中：21：旋转角度α。图4中：22：旋转角度β。图5中：23：旋转角度γ，是XY平面内压力加载方向和样品方向Y’之间的夹角，24：角度β-γ，是拉力加载方向和样品方向X’之间的夹角。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。如图1所示的一种复杂多维力学加载装置，包括第二Z轴旋转台1、第一Z轴旋转台3、Y轴位移台2、Z轴位移台4、六轴力学传感器5、触头6、第一X轴位移台7、第二X轴位移台8、位移传感器9、拉力传感器10、左夹具11、右夹具12、样品台13、左立柱14、右立柱15、下固定座16以及上固定座17。所述第一Z轴旋转台3固定在下固定座16之上，所述Y轴位移台2固定在第一Z轴旋转台3之上，所述第二Z轴旋转台1固定在所述Y轴位移台2之上，所述样品台13固定在第二Z轴旋转台1之上。所述上固定座17可通过转接件固定在下固定座16之上，其位置位于所述样品台13正上方，所述Z轴位移台4固定在所述上固定座17底面，所述六轴力学传感器5固定在所述Z轴位移台4底面，所述触头6固定在所述六轴传感器5底面。所述的下固定座16包括底板、左立柱14和右立柱15，左立柱14和右立柱15分别固定在底板两侧，也即分别位于第一Z轴旋转台3所固定位置的两侧；所述第一X轴位移台7固定在左立柱14上，第二X轴位移台8固定在右立柱15上；所述位移传感器10固定在第一X轴位移台7上，所述位移传感器10自由端固定在所述左立柱14上；所述拉力传感器10固定在所述第二X轴位移台8之上；所述左夹具11固定在所述第一X轴位移台7上，所述右夹具12固定在所述拉力传感器10上。当Y轴位移台2位移为0时，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂多维力学加载装置，包括上固定座(17)和下固定座(16)，其特征是：所述的下固定座上自下往上依次设有第一Z轴旋转台(3)、Y轴位移台(2)以及第二Z轴旋转台(1)，第二Z轴旋转台(1)上安装有放置待测样品的样品台(13)，上固定座(17)位于样品台(13)正上方，上固定座(17)底面安装有Z轴位移台(4)，Z轴位移台(4)底面安装有带触头(6)的六轴力学传感器(5)，位于样品台(13)两侧分设有第一X轴位移台(7)、第二X轴位移台(8)，第一X轴位移台(7)上固定有位移传感器(9)，第二X轴位移台(8)上固定有拉力传感器(10)，所述第一X轴位移台(7)前端固定有左夹具(11)，所述拉力传感器(10)前端固定有与左夹具(11)配合夹持样品(18)的右夹具(12)。

【技术特征摘要】
1.一种复杂多维力学加载装置，包括上固定座(17)和下固定座(16)，其特征是：所述的下固定座上自下往上依次设有第一Z轴旋转台(3)、Y轴位移台(2)以及第二Z轴旋转台(1)，第二Z轴旋转台(1)上安装有放置待测样品的样品台(13)，上固定座(17)位于样品台(13)正上方，上固定座(17)底面安装有Z轴位移台(4)，Z轴位移台(4)底面安装有带触头(6)的六轴力学传感器(5)，位于样品台(13)两侧分设有第一X轴位移台(7)、第二X轴位移台(8)，第一X轴位移台(7)上固定有位移传感器(9)，第二X轴位移台(8)上固定有拉力传感器(10)，所述第一X轴位移台(7)前端固定有左夹具(11)，所述拉力传感器(10)前端固定有与左夹具(11)配合夹持样品(18)的右夹具(12)。2.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，丁建宁，袁宁一，张轩铭，戴胜平，徐修祝，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32