一种基于数字图像相关法的压电致动原位疲劳测试系统及疲劳测试方法技术方案

本发明专利技术提出一种基于数字图像相关法的压电致动原位疲劳测试系统，包括压电致动单元、力传感器、试件夹持组件、支撑组件、超景深显微镜和信号采集单元；本发明专利技术采用压电促动器作为驱动源，利用桥式位移放大机构实现较大的位移载荷输出，通过超景深显微镜对被测试件进行原位观测，力传感器实时采集试件在试验过程中的力载荷信号并传递给信号采集单元的数据采集卡，数据采集卡将收到的数据传递给上位机并与预设载荷信号进行对比，通过调节改变信号输出对压电制动单元实施精确控制，通过数字图像相关法分析疲劳过程中试件的全场变形和应变变化情况，实现定量分析局部损伤演化导致试样整体及局部的应变演化规律。体及局部的应变演化规律。体及局部的应变演化规律。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字图像相关法的压电致动原位疲劳测试系统及疲劳测试方法


[0001]本专利技术属于精密驱动领域，特别涉及材料原位疲劳测试及损伤观测领域，具体涉及一种基于数字图像相关法的压电致动原位疲劳测试系统及测试方法。

技术介绍

[0002]疲劳是引起工程结构失效的最主要原因之一。材料的疲劳是指材料在交变载荷作用下发生的性能变化。据统计，在工程上由于疲劳失效而引起的结构破坏损失占总经济损失的80％。因此，关于材料疲劳的研究逐渐发展成为科学研究和应用研究的一个主要领域。科研人员在疲劳现象观察、疲劳规律研究、疲劳机理认识、疲劳寿命预估以及抗疲劳设计等方面都积累了非常丰富的经验，然而由于新工艺、新材料的不断涌现，以及工程结构服役环境的日益严酷，在工程设计中仍需依靠大量疲劳试验所测得的数据作为设计依据。
[0003]近年来，随着显微成像技术的发展，人们开始通过观察材料的微观变化来解释宏观现象，而现有的疲劳试验装置由于体积较大，无法很好地与原位观测技术结合，因此越来越多的试验装置开始向小型化、微型化发展。压电材料作为一种频率范围广、位移精确、响应速率快本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字图像相关法的压电致动原位疲劳测试系统，其特征在于：包括压电致动单元、力传感器(3)、试件夹持组件、支撑组件、超景深显微镜(14)和信号采集单元；所述试件夹持组件一端固定连接在支撑组件一端，且靠近超景深显微镜(14)，试件夹持组件另一端能够沿支撑组件线性运动；试件夹持组件另一端与力传感器(3)一端同轴固定连接，力传感器(3)另一端与压电致动单元一端同轴固定连接，压电制动单元另一端与支撑组件另一端固定连接；所述压电致动单元、力传感器(3)和试件夹持组件安装在支撑组件上，支撑组件安装在超景深显微镜(14)的底座上；所述压电致动单元包括压电促动器(1)和位移放大机构(2)，压电促动器安装在位移放大机构(2)上，位移放大机构(2)一端与力传感器(3)固定连接，另一端与支撑组件固定连接；压电促动器(1)的载荷输入方向与试件长度方向垂直，并能够引起位移放大机构(2)沿试件长度方向发生位移，使得力传感器(3)获得施加载荷，施加载荷通过试件夹持组件传递到试件上；所述信号采集单元包括数据采集卡、信号放大器、压电控制器和上位机；力传感器(3)用于采集试件在试验过程中的力载荷信号并传递给数据采集卡，数据采集卡将收到的数据传递给上位机并与预设载荷信号进行对比，通过调节改变信号输出实现对压电制动单元的精确控制。2.如权利要求1所述的一种基于数字图像相关法的压电致动原位疲劳测试系统，其特征在于：所述压电促动器(1)由压电叠堆封装而成，位移放大机构(2)采用加入了柔性铰链的桥式位移放大机构。3.如权利要求1所述的一种基于数字图像相关法的压电致动原位疲劳测试系统，其特征在于：所述支撑组件包括U型垫板(9)、滚珠滑块(10)、线性导轨(11)和底部基座(12)；两条线性导轨(11)与底部基座(12)螺纹连接，线性导轨(11)用于保障传动平行，避免试件发生面完弯曲和扭转；两块滚珠滑块(10)分别与线性导轨(11)滑动配合连接，U型垫板(9)与试件夹持单元一端连接，保证结构的传载路径保持水平；底部基座(12)一侧与位移放大机构(2)固定连接，另一侧通过U型垫板(9)、滚珠滑块(10)和线性导轨(11)与试件夹持单元另一端连接。4.如权利要求1所述的一种基于数字图像相关法的压电致动原位疲劳测试系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彪，李晨，李坤鹏，陈杰，王思远，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：