一种适用于中子衍射欧拉环用拉扭复合原位测试仪制造技术

本发明专利技术属于中子衍射技术领域，具体涉及一种适用于中子衍射欧拉环用拉扭复合原位测试仪。包括通过支撑座设置在底板上的驱动单元和试样拉伸单元，驱动单元通过传动单元带动试样拉伸单元对试样进行拉伸试验，驱动单元上设有位移检测单元，位移检测单元用于检测在拉伸试验中试样产生的位移；试样拉伸单元设有用于测定对试样进行拉伸的拉力的负荷测试装置；还包括中央控制器，中央控制器用于计算位移检测单元提供的位移信号和负荷测试装置所提供的拉力信号，并进行模拟转换后输出。该装置实现了中子衍射方法在线原位测试材料内部晶粒的织构分布，有效解决现有力学测试设备体积大、结构复杂、只能进行离线测量、维护费用高昂的问题。

A kind of in-situ testing instrument of tension torsion composite for neutron diffraction Euler ring

The invention belongs to the technical field of neutron diffraction, in particular to a tension torsion composite in-situ tester suitable for neutron diffraction Euler ring. The driving unit drives the sample tensile unit to conduct tensile test on the sample through the driving unit which drives the sample tensile unit through the driving unit. The driving unit is equipped with a displacement detection unit which is used to detect the displacement produced by the sample in the tensile test. The sample tensile unit is equipped with a negative force used to determine the tensile force of the sample The load test device also includes a central controller, which is used to calculate the displacement signal provided by the displacement detection unit and the pull signal provided by the load test device, and output after analog conversion. The device realizes the on-line in-situ measurement of grain texture distribution by neutron diffraction method, and effectively solves the problems of large volume, complex structure, only off-line measurement and high maintenance cost of existing mechanical testing equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于中子衍射欧拉环用拉扭复合原位测试仪
本专利技术属于中子衍射
，具体涉及一种适用于中子衍射欧拉环用拉扭复合原位测试仪。
技术介绍
中子衍射技术研究多晶材料内部的织构对于工业应用、新材料研制意义重大。中子衍射方法具有吸利用收系数低、穿透样品能力强、测量精度高、可以测量磁结构等优势，在航空航天、核电等领域均有广泛应用。材料在服役过程中会受到不同程度的应力作用，会对材料造成影响。多晶材料的宏观力学性能主要取决于内部晶粒的取向分布，因此需要分析在外力作用下材料的微观晶粒排列情况。传统的材料力学试验都是在大型试验机上的离位完成的，同时现有的原位测试装置只能提供单一的拉伸或扭转力的载荷作用，无法研究材料在多元外力作用下原子结构或磁性结构的变化。为了最大程度模拟实际工况，需要专利技术设计能够进行原位应力加载的织构测试装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以实现在在纳米尺度下对材料进行原位应力测试的中子衍射原位织构测试装置。该原位装置集成在中子衍射原位织构测试装置的欧拉环上，可同时加载拉伸、扭转、旋转等功能，测试从开始施加载荷到最终卸载过程中，通过中子衍射成像方法对材料发生的微观形变进行全程动态监，在线表征材料织构分布。为深入揭示材料微织构分布与载荷作用的相关性规律的分析提供技术支持。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是一种适用于中子衍射欧拉环用拉扭复合原位测试仪，包括通过支撑座设置在底板上的驱动单元和试样拉伸单元，所述驱动单元通过传动单元带动所述试样拉伸单元对试样进行拉伸试验，所述驱动单元上设有位移检测单元，所述位移检测单元用于检测在所述拉伸试验中所述试样产生的位移；所述试样拉伸单元设有用于测定对所述试样进行拉伸的拉力的负荷测试装置；还包括中央控制器，所述中央控制器用于计算所述位移检测单元提供的位移信号和所述负荷测试装置所提供的拉力信号，并进行模拟转换后输出。进一步，所述传动单元包括设置在所述支撑座上的第二同步轮组件；所述驱动单元包括旋转电机和与所述旋转电机串联的减速装置，所述减速装置与所述第二同步轮组件相连，使得所述旋转电机的动力带动所述第二同步轮组件。进一步，所述试样拉伸单元包括平行设置在所述底板上的第一丝杠和第二丝杠，所述第一丝杠的顶端和所述第二丝杠的顶端靠近所述支撑座，所述第一丝杠的顶端与所述第二同步轮组件相连，同时所述第一丝杠的顶端和所述第二丝杠的顶端通过同步带相连，使得所述第一丝杠和所述第二丝杠能够随所述第二同步轮组件的旋转而旋转；所述第一丝杠和所述第二丝杠上穿设有前移动横梁和后移动横梁，所述前移动横梁靠近所述第一丝杠和所述第二丝杠的顶端，所述后移动横梁靠近所述第一丝杠和所述第二丝杠的尾端，所述第一丝杠和所述第二丝杠为左右旋型丝杠，所述前移动横梁和所述后移动横梁能够随着所述第一丝杠和所述第二丝杠的正向旋转或者反向旋转沿着所述第一丝杠和所述第二丝杠做相互靠近或者相互远离的位移，所述前移动横梁上设有前夹具主体，所述后移动横梁上设有后夹具主体，所述试样通过所述前夹具主体和所述后夹具主体固定在所述前移动横梁和所述后移动横梁之间，并随着所述前移动横梁和所述后移动横梁的相互远离实现所述拉伸试验。进一步，所述位移检测单元设置在所述旋转电机上，用于记录所述旋转电机的旋转圈数，从而计算出所述前移动横梁和所述后移动横梁相对运动对所述试样进行拉伸的位移量作为所述位移信号，并将所述位移信号输入至所述中央控制器，由所述中央控制器模拟转换后输出。进一步，所述试样拉伸单元还包括设置在所述前夹具主体上的前夹头，设置在所述后夹具主体上的后夹头，所述前夹头和所述后夹头用于将所述试样固定在所述前移动横梁和所述后移动横梁之间。进一步，所述负荷测试装置设置在所述前移动横梁和所述前夹具主体之间，所述负荷测试装置的测试中心与所述前夹具主体以及所述后夹具主体所形成的测试轴线同轴，所述负荷测试装置的测力点在所述前移动横梁和所述后移动横梁产生的拉伸方向上。进一步，还包括设置在所述试样拉伸单元上的同步旋转单元，用于驱动所述试样拉伸单元带动所述试样进行旋转。进一步，所述同步旋转单元包括同步旋转电机和第一同步轮组件和第一拉伸旋转轴和第二拉伸旋转轴；所述前移动横梁上设置一台所述同步旋转电机，所述前夹具主体上设置所述第一拉伸旋转轴，所述同步旋转电机通过一根所述第一同步轮组件带动所述第一拉伸旋转轴旋转，从而带动所述前夹具主体旋转；所述后移动横梁上设置一台所述同步旋转电机，所述后夹具主体上设置所述第二拉伸旋转轴，所述同步旋转电机通过一根所述第一同步轮组件带动所述第二拉伸旋转轴旋转，从而带动所述后夹具主体旋转；两台所述同步旋转电机的转速和转向能够保持一致，从而实现所述前夹具主体和所述后夹具主体带动所述试样旋转。进一步，所述前夹具主体包括前夹头和锁紧螺母，并通过销子固定在与所述前夹具主体相连的所述第一拉伸旋转轴上；所述后夹具主体包括后夹头和锁紧螺母，并通过销子固定在与所述后夹具主体相连的所述第二拉伸旋转轴上，所述试样固定在所述前夹具主体的所述锁紧螺母和所述后夹具主体的所述锁紧螺母中间，所述锁紧螺母用于将所述试样的两端分别固定在所述前夹头和所述后夹头上。本专利技术的有益效果在于：(1)实现了中子衍射方法在线原位测试材料内部晶粒的织构分布。通过将原位力学测试装置与中子衍射织构装置的欧拉环集成的方式，有效解决现有力学测试设备体积大、结构复杂、只能进行离线测量、维护费用高昂的问题；(2)非线性校正技术提高测量精度。对力传感器采用非线性校正技术及自动调零技术，极大的提高了整机的测量精度；(3)多种保护功能确保实验安全高效进行。例如实验时超最大负荷10﹪时自动停机；动横梁位移速度驱动系统过流自动停机；动横梁位移超上、下限位置自动保护功能。(4)数据分析处理过程简洁、高效。软件单元可运行在Win7/Win10平台上，中文或英文操作界面对实验数据进行实时采集、显示与存储，并实时绘制实验曲线；在一个数据处理界面中可以完成数据统计、修改试样尺寸、图形叠加、特征数据标记、单位变换等数据操作。附图说明图1是本专利技术具体实施方式中所述的一种适用于中子衍射欧拉环用拉扭复合原位测试仪的示意图；图2是本专利技术具体实施方式中所述的支撑座及传动单元的示意图；图3是本专利技术具体实施方式中所述的驱动单元的示意图；图4是本专利技术具体实施方式中所述的试样拉伸单元的示意图；图5是本专利技术具体实施方式中所述的前夹具主体和后夹具主体的示意图；图6是本专利技术具体实施方式中所述的同步旋转单元的示意图；图中：1-底板，2-同步旋转单元，3-传动单元，4-支撑座，5-驱动单元，6-位移检测单元，7-负荷测试装置，8-试样拉伸单元，9-旋转电机，10-减速装置，11-同步旋转电机，12-第一同步轮组件，13-第一拉伸旋转轴，14-第二同步轮组件，15-第一丝杠，16-第二丝杠，17-前移动横梁，18-后移动横梁，19-前夹具主体，20-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于中子衍射欧拉环用拉扭复合原位测试仪，其特征是：包括通过支撑座(4)设置在底板(1)上的驱动单元(5)和试样拉伸单元(8)，所述驱动单元(5)通过传动单元(3)带动所述试样拉伸单元(8)对试样(25)进行拉伸试验，所述驱动单元(5)上设有位移检测单元(6)，所述位移检测单元(6)用于检测在所述拉伸试验中所述试样(25)产生的位移；所述试样拉伸单元(8)设有用于测定对所述试样(25)进行拉伸的拉力的负荷测试装置(7)；还包括中央控制器，所述中央控制器用于计算所述位移检测单元(6)提供的位移信号和所述负荷测试装置(7)所提供的拉力信号，并进行模拟转换后输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于中子衍射欧拉环用拉扭复合原位测试仪，其特征是：包括通过支撑座(4)设置在底板(1)上的驱动单元(5)和试样拉伸单元(8)，所述驱动单元(5)通过传动单元(3)带动所述试样拉伸单元(8)对试样(25)进行拉伸试验，所述驱动单元(5)上设有位移检测单元(6)，所述位移检测单元(6)用于检测在所述拉伸试验中所述试样(25)产生的位移；所述试样拉伸单元(8)设有用于测定对所述试样(25)进行拉伸的拉力的负荷测试装置(7)；还包括中央控制器，所述中央控制器用于计算所述位移检测单元(6)提供的位移信号和所述负荷测试装置(7)所提供的拉力信号，并进行模拟转换后输出。


2.如权利要求1所述的适用于中子衍射欧拉环用拉扭复合原位测试仪，其特征是：所述传动单元(3)包括设置在所述支撑座(4)上的第二同步轮组件(14)；所述驱动单元(5)包括旋转电机(9)和与所述旋转电机(9)串联的减速装置(10)，所述减速装置(10)与所述第二同步轮组件(14)相连，使得所述旋转电机(9)的动力带动所述第二同步轮组件(14)。


3.如权利要求1所述的适用于中子衍射欧拉环用拉扭复合原位测试仪，其特征是：所述试样拉伸单元(8)包括平行设置在所述底板(1)上的第一丝杠(15)和第二丝杠(16)，所述第一丝杠(15)的顶端和所述第二丝杠(16)的顶端靠近所述支撑座(4)，所述第一丝杠(15)的顶端与所述第二同步轮组件(14)相连，同时所述第一丝杠(15)的顶端和所述第二丝杠(16)的顶端通过同步带相连，使得所述第一丝杠(15)和所述第二丝杠(16)能够随所述第二同步轮组件(14)的旋转而旋转；所述第一丝杠(15)和所述第二丝杠(16)上穿设有前移动横梁(17)和后移动横梁(18)，所述前移动横梁(17)靠近所述第一丝杠(15)和所述第二丝杠(16)的顶端，所述后移动横梁(18)靠近所述第一丝杠(15)和所述第二丝杠(16)的尾端，所述第一丝杠(15)和所述第二丝杠(16)为左右旋型丝杠，所述前移动横梁(17)和所述后移动横梁(18)能够随着所述第一丝杠(15)和所述第二丝杠(16)的正向旋转或者反向旋转沿着所述第一丝杠(15)和所述第二丝杠(16)做相互靠近或者相互远离的位移，所述前移动横梁(17)上设有前夹具主体(19)，所述后移动横梁(18)上设有后夹具主体(20)，所述试样(25)通过所述前夹具主体(19)和所述后夹具主体(20)固定在所述前移动横梁(17)和所述后移动横梁(18)之间，并随着所述前移动横梁(17)和所述后移动横梁(18)的相互远离实现所述拉伸试验。


4.如权利要求3所述的适用于中子衍射欧拉环用拉扭复合原位测试仪，其特征是：所述位移检测单元(6)设置在所述旋转电机(9)上，用于记录所述旋转电机(9)的旋转圈数，从而计算出所述前移动横梁(17)和所述后移动横梁(18)相对运动对所述试样(25)进行拉伸的位...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘蕴韬，张月锋，韩基石，陈东风，李眉娟，孙凯，白若玉，刘晓龙，陈星雨，侯宇晗，李玉庆，余周香，郝丽杰，武梅梅，李天富，刘荣灯，王子军，马小柏，田庚方，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11