本发明专利技术提供一种电子辐照原位拉伸压缩实验装置及方法，包括：产生所需辐照电子的电子加速器和相连接的电子辐照装置；设置在电子辐照装置下的三维定位平台、与之机械连接的材料夹持组件；与三维定位平台机械连接，产生拉伸压缩力的电磁驱动马达；设置在三维定位平台与电磁驱动马达中间，用于传递电磁驱动马达产生的拉伸压缩力并监测拉伸力传输情况的力传感器；设置在电子辐照装置外，用于监测材料位移情况的位移监测器；设置在电子辐照装置外，用于通过导线控制电磁驱动马达和三维定位平台的多通道控制器；通过多通道控制器控制电磁驱动马达和三维定位平台实现了对实验材料的电子辐照原位拉伸压缩试验。子辐照原位拉伸压缩试验。子辐照原位拉伸压缩试验。
【技术实现步骤摘要】
一种电子辐照原位拉伸压缩实验装置和方法
[0001]本专利技术涉及力学实验设备，具体涉及一种电子辐照原位拉伸压缩实验装置和方法。
技术介绍
[0002]航天材料需要在太空中长期服役，经受复杂的空间环境作用，其中电子辐照作用是常见的一种辐照形式，且在地面实验中，常用等效注量法进行电子辐照实验。因此，电子辐照实验在航天材料测试领域具有广泛的应用。材料在经受电子辐照之后，各项性能可能发生变化，而机械性能的变化是人们关注的一个重点。为了研究材料机械性能的改变，常用的方法是对辐照前后的材料样品进行拉伸压缩实验并进行对比。而在电子辐照实验进行过程当中，由于存在辐射作用，操作者必须远离电子辐照装置，人与设备中间要存在有效的物理隔离。另一方面，由于电子辐照过程中对电子设备存在较强的干扰，因而作动器、传感器等电子设备的数据传输会受到干扰，甚至影响其正常工作。为了得到电子辐照前后机械性能改变的数据，现有的技术方案为：同等条件下制备一批实验试样，将一定数量的没有受过电子辐照的实验试样采用万能材料试验机进行拉伸压缩实验，得到一组实验数据；然后再将一定数量的实验试样送至电子辐照装置中进行一定剂量的电子辐照，完成剂量辐照实验后利用万能材料试验机进行拉伸压缩实验，得到辐照后的实验数据。然后将两组实验数据进行对比，以验证电子辐照对实验试样的机械性能改变是否有影响。这时存在一个问题，由于辐照后的实验试样可能存在“退火”效应，因此对取出实验试样进行机械荷载实验的时效性有一定要求。对于不同材料具体的时效影响，以及时效影响的大小，目前还没有全面的系统的研究公开，并且由于成本的问题实验工作者不可能对每种材料都进行研究。另外，由于电子加速器和电子辐照装置结构复杂，操作步骤较为繁琐，需要遵循一定的安全操作规程，不能任意的进行开机和关机。因此，现有的电子辐照实验中，一般都只能进行一定剂量或注量的电子辐照，同时辐照强度也需要提前设置好。因而，电子辐照对材料机械性能的影响得到的数据是离散性的。此外，有时科学家需要研究预加载与电子辐照的耦合影响。在现有的实际操作中，一般为将实验试样装进设计好的机械装置中，然后预先施加好机械荷载，然后再放入电子辐照装置中进行辐照，等完成一定剂量的辐照后再取出实验试样进行机械加载。在这里就存在一个问题，此时施加的机械荷载是固定的，无法在辐照过程中进行调节。
[0003]上述两种方法中退火效应造成的时效性影响和固定机械荷载无法在实验进程中进行调节的问题，制约着电子辐照对材料机械性能影响的相关研究。如何在材料接受电子辐照过程中，对其进行原位的机械加载实验，得到相应的实验数据，是本专利技术要解决的技术问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供了一种电子辐照原位拉伸压缩实验装置及方法，从现有科学研究实验需求出发，提出一种电子辐照原位拉伸压缩实验装置及方法，可以实现在电子辐照的过程
当中，同时施加机械荷载，以便原位观察电子辐照和机械荷载两者耦合作用，得到实时的机械荷载作用曲线，观察在不同剂量、辐照强度等的电子辐照对实验试样的作用效果，以解决现有技术中退火效应造成电子辐照效应实验材料时效性和固定式荷载无法在电子辐照实验过程中进行调节的问题。
[0005]本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]一方面，一种电子辐照原位拉伸压缩实验装置，包括：
[0007]产生所需辐照电子的电子加速器和相连接的电子辐照装置；
[0008]设置在电子辐照装置下方的第一XYZ三维定位平台和第二XYZ三维定位平台；
[0009]用于固定实验材料，第一端与第一XYZ三维定位平台机械连接，第二端与第二XYZ三维定位平台机械连接的材料夹持组件；
[0010]通过位移作用产生拉伸力与压缩力的电磁驱动马达；
[0011]第一端与第二XYZ三维定位平台机械连接，第二端与电磁驱动马达机械连接，用于传递电磁驱动马达产生的拉伸力与压缩力并监测材料受力情况的力传感器；
[0012]设置在电子辐照装置外，用于监测实验材料位移情况的位移监测器；
[0013]设置在电子辐照装置外，用于通过导线控制电磁驱动马达、第一XYZ三维定位平台和第二XYZ三维定位平台工作并接受其反馈数据的多通道控制器；
[0014]安装有控制软件和数据采集软件的电脑；
[0015]为保护电子设备工作时不受电子辐照装置影响，在电磁驱动马达、力传感器、第一XYZ三维定位平台和第二XYZ三维定位平台外表面分别加装的铝合金屏蔽罩；用于承载实验装置的铝合金载物台。
[0016]可选的，所述的位移监测器包括：激光位移传感器和电荷耦合器件相机。
[0017]可选的，所述的材料夹持组件与第一XYZ三维定位平台和第二XYZ三维定位平台的机械连接方式包括：用于对实验材料进行平行拉伸压缩的同轴连接和用于对实验材料进行偏心拉伸压缩的非同轴连接。
[0018]可选的，所述的材料夹持组件包括：用于支撑实验材料并与XYZ三维定位平台机械连接的框架；用于连接框架和夹持器的连接件；用于夹持实验材料的夹持器。
[0019]可选的，所述的材料夹持组件中的夹持器对材料的夹持方式包括：机械紧固加载、磁吸夹持和真空吸附夹持。
[0020]可选的，所述的材料夹持组件中的连接件包括：可在任意位置旋转停留的转轴连接件。
[0021]可选的，所述的材料夹持组件还包括一电池片，所述电池片通过夹持器与框架固定，并使其与实验材料共同接受电子辐照，用于监测电子辐照剂量强度。
[0022]另一方面，一种电子辐照原位拉伸压缩实验方法，使用上述技术方案任一项所述的电子辐照原位拉伸压缩实验装置进行对实验材料的电子辐照原位拉伸压缩实验。包括：
[0023]通过电脑安装的控制软件设定实验的电子辐照剂量、强度和机械拉伸速度、强度；
[0024]使用材料夹持组件固定实验材料；
[0025]通过电脑向多通道控制器发出指令，开始电子辐照和机械拉伸，同时进行状态监测和数据采集；
[0026]按照实验要求通过电脑安装的控制软件控制多通道控制器改变电子辐照剂量和
机械拉伸速度强度；
[0027]达到实验目的后完成数据采集，结束实验。
[0028]可选的，所述使用材料夹持组件固定实验材料包括：设置多组材料夹持组件与XYZ三维定位平台组合，将实验材料设置为实验组和对照组，分别固定。
[0029]本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：将电子辐照实验和拉伸压缩实验整合，在实验材料接受电子辐照的同时增加机械荷载，能够原位观测电子辐照过程中材料机械性能受电子辐照的影响；给必要设备加装屏蔽罩，使装置可靠性安全性更高；保证实验材料不受退火效应影响，并得到连续性的实验数据。
[0030]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0031]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电子辐照原位拉伸压缩实验装置，包括：产生所需辐照电子的电子加速器(0)和相连接的电子辐照装置(1)；设置在电子辐照装置(1)下方的第一XYZ三维定位平台(4)和第二XYZ三维定位平台(11)；用于固定实验材料，第一端与第一XYZ三维定位平台(4)机械连接，第二端与第二XYZ三维定位平台(11)机械连接的材料夹持组件(3)；产生拉伸力与压缩力的电磁驱动马达(5)；第一端与第二XYZ三维定位平台(11)机械连接，第二端与电磁驱动马达(5)机械连接，用于传递电磁驱动马达(5)产生的拉伸力与压缩力并监测材料受力情况的力传感器(12)；设置在电子辐照装置(1)外，用于监测实验材料位移情况的位移监测器(7)；设置在电子辐照装置(1)外，用于通过导线控制电磁驱动马达(5)、第一XYZ三维定位平台(4)和第二XYZ三维定位平台(11)工作并接受其反馈数据的多通道控制器(9)；安装有控制软件和数据采集软件的电脑(10)；为保护电子设备工作时不受电子辐照装置(1)影响，在电磁驱动马达(5)、力传感器(12)、第一XYZ三维定位平台(4)和第二XYZ三维定位平台(11)外表面分别加装的屏蔽罩(13)；用于承载实验装置的铝合金载物台(2)。2.根据权利要求1所述的电子辐照原位拉伸压缩实验装置，其特征在于，所述的位移监测器(7)包括：激光位移传感器和电荷耦合器件相机。3.根据权利要求1所述的电子辐照原位拉伸压缩实验装置，其特征在于，所述的材料夹持组件(3)与第一XYZ三维定位平台(4)和第二XYZ三维定位平台(11)的机械连接方式包括：用于对实验材料进行平行拉伸压缩的同轴连接和用于对实验材料进行偏心拉伸压缩的非同轴连接。4.根据权利要求1所述的电子辐照原位拉伸压缩实验装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱剑，师岩，戴明，祁陆乔，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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