【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料性能测试领域，具体而言，涉及对处于应变状态下弹性薄片微小样品进行无损性能测试的弯曲夹具，包括接触性及非接触性测试。
技术介绍
1、理论计算及实验研究表明，材料的力、热、声、光、电、磁等基本物理性质均与材料的应变状态相关，尤其是当材料维度和尺度显著降低时，材料的各种性质对应变更加敏感，因此充分了解应变状态下低维小尺度材料的各种物理性能参数，对于先进功能材料的研究与开发具有基础参考价值。而对微小薄片样品施加应力的常用方法包括拉伸、压缩以及弯曲等。特别地，对于具有一定弹性的薄片或者覆膜薄片样品，在对其施加拉伸或者压缩操作容易损坏样品的情况下，通过弯曲样品的方式才可保证同时有效且无损地对其施加应变。实际上，仅通过有效弯曲样品即可实现让样品一面处于拉伸应变而另一面处于压缩应变状态的目的。另一方面，通常用于材料力学测试所需样品的尺寸较大，对应测试设备空间充足，对样品夹具的尺寸要求不十分苛刻；而材料的光、热、电、磁等微观物理性能往往与材料的局域结构性质相关，为了测试的准确性样品尺寸需要做得尽可能的小，同时测试所需的实验条件复杂，测试设备中给样品预留的空间往往十分有限，因此对样品夹具的设计提出了苛刻的要求。因此，一般用于对微小样品施加弯曲应变的载体夹具，一方面必须保证样品在测试或使用过程中能固定牢靠，且样品的形变参量精确可调；另一方面还应适用于尽量多的测试环境或应用场景，尤其是样品的温度能够快速调整；出于成本和维护的考虑，夹具的结构还应尽量简单。
2、目前，有工作利用中央楔顶出和两端限位的三点弯曲装置对24mm×9
3、为了克服上述技术的缺点，本专利技术提供了一种可以连续改变弹性薄片微小样品曲率半径的弯曲夹具，该夹具采用导柱导套进行导向，相比于丝杠滑台导轨模组，其制造工艺更简单，成本更低，且充分节约了夹具高度方向上的安装体积。整套夹具安装方便，体积微小便于携带，预留光学通孔，适用于多种光学、电学、磁学测试等应用场景。此外，夹具可实现样品的快速导热，满足测试温度快速变换时样品物理性质的准确测量要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种弹性薄片样品弯曲夹具设计，解决微小薄片以及薄膜样品可控弯曲以及其在不同物理性能测试设备(接触性或非接触性测试以及变温测试)间的安装兼容性问题。其中，u型底座和弹性铍铜薄片预制通光孔，适用于需要光路通过的光学测试场合；样品夹持部分采用导热良好的紫铜材料，样品安装在弹性和导热性良好的铍铜薄片上，适用于需要对样品进行快速调温的测试场合；所有零件都经过退磁工艺处理消除磁性，适用于样品的弱磁性能测试。
2、本专利技术与现有技术相比具有的优点和技术效果如下：
3、1、本专利技术的夹具能够精确连续改变弹性样品弯曲时的曲率半径，量化弯曲程度，便于探索弹性薄片微小样品在不同弯曲状态下的性能变化规律。
4、2、本专利技术的夹具设计时预留光学通孔，一方面用于样品安装定位，另一方面便于引进光路，提高了此夹具的通用性。样品的电学、磁学、光学等多种性能测试均可选择此夹具。
5、3、本专利技术的夹具从无磁、导热性好等角度出发，选择不锈钢、紫铜和铍铜等材料。由于许多弹性样品都是导热性较差的非金属，本专利技术可以将样品与夹具的导热接触面积最大化，实现快速调温，适用于快速变温条件下的性能测试。
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1.一种用于弹性薄片微小样品应变状态性能测试的弯曲夹具，其特征在于：包括U型底座(1)、水平位移及夹持转动部分，U型底座(1)的底部开孔便于光路通过，所述水平位移及夹持转动部分安装在U型底座(1)上，水平位移部分的驱动力由手动或端部的超微型步进电机(9)提供，超微型步进电机(9)带动微型螺杆(8)旋入切边螺母(7)，微型螺杆(8)的尾部接触挡板(5)并推动其水平移动，该运动由导柱(2)和导套(4)进行导向，导柱(2)上安装的弹簧(3)用于装置平稳位移和自主复位，保证运动的可靠性；夹持转动部分由分别固定在U型底座(1)和挡板(5)上的夹持方块(10)与内置的偏心开槽圆柱(11)构成，其中，偏心开槽圆柱(11)的开槽放置中间开孔的铍铜薄片(12)；样品(13)放置在铍铜薄片(12)上，二者受力弯曲的过程中，偏心开槽圆柱(11)与夹持方块(10)发生相对转动，保证样品正确受力。
2.根据权利要求1所述的一种用于弹性薄片微小样品应变状态性能测试的弯曲夹具，其特征在于：各零件之间通过焊接或者机械连接的方式进行连接，其中，超微型步进电机(9)的旋转头伸进微型螺杆(8)头部的凹槽中
3.根据权利要求1所述的一种用于弹性薄片微小样品应变状态性能测试的弯曲夹具，其特征在于：偏心开槽圆柱(11)在偏离圆柱直径平面的位置开槽，样品(13)弯曲时偏心开槽圆柱(11)受力产生一转动力矩，在夹持方块(10)中产生转动，保证样品正确受力；转动时，可采用MoS2或者石墨粉作为润滑剂。
4.根据权利要求3所述的一种用于弹性薄片微小样品应变状态性能测试的弯曲夹具，其特征在于：安装铍铜薄片(12)前，偏心开槽圆柱(11)相对于夹持方块(10)的转动角度范围是0～360°；安装铍铜薄片(12)后，偏心开槽圆柱(11)相对于夹持方块(10)的转动角度是0～60°。
5.根据权利要求1所述的一种用于弹性薄片微小样品应变状态性能测试的弯曲夹具，其特征在于：所述U型底座(1)和水平位移部分的零件采用具有良好耐腐蚀性能的304不锈钢，夹持转动部分采用导热性良好的紫铜材料制作，放置样品的铍铜薄片(12)具备良好导热性和弹性；所述零件都选用经过退磁工艺处理的无磁材料，避免影响样品(13)的磁性测试。
6.根据权利要求1所述的一种用于弹性薄片微小样品应变状态性能测试的弯曲夹具，其特征在于：夹持方块(10)顶部开设凹槽，凹槽边缘与偏心开槽圆柱(11)的轴线对齐，便于利用游标卡尺测量样品(13)弯曲时的弦长n，用于计算弯曲半径r。
7.根据权利要求6所述的一种用于弹性薄片微小样品应变状态性能测试的弯曲夹具，其特征在于：样品(13)弯曲时的圆心角为2θ，已知样品(13)的尺寸即弧长m及测量的弯曲弦长n，通过联立公式m＝2θr和n＝2rsinθ可以计算弯曲半径r，量化弯曲程度，便于探索不同弯曲程度下样品(13)的性能变化规律。
8.根据权利要求1所述的一种用于弹性薄片微小样品应变状态性能测试的弯曲夹具，其特征在于：适用于尺寸范围≤10mm*10mm*0.5mm的微小弹性薄片及覆膜薄片材料弯曲状态下的性能测试。
...【技术特征摘要】
1.一种用于弹性薄片微小样品应变状态性能测试的弯曲夹具，其特征在于：包括u型底座(1)、水平位移及夹持转动部分，u型底座(1)的底部开孔便于光路通过，所述水平位移及夹持转动部分安装在u型底座(1)上，水平位移部分的驱动力由手动或端部的超微型步进电机(9)提供，超微型步进电机(9)带动微型螺杆(8)旋入切边螺母(7)，微型螺杆(8)的尾部接触挡板(5)并推动其水平移动，该运动由导柱(2)和导套(4)进行导向，导柱(2)上安装的弹簧(3)用于装置平稳位移和自主复位，保证运动的可靠性；夹持转动部分由分别固定在u型底座(1)和挡板(5)上的夹持方块(10)与内置的偏心开槽圆柱(11)构成，其中，偏心开槽圆柱(11)的开槽放置中间开孔的铍铜薄片(12)；样品(13)放置在铍铜薄片(12)上，二者受力弯曲的过程中，偏心开槽圆柱(11)与夹持方块(10)发生相对转动，保证样品正确受力。
2.根据权利要求1所述的一种用于弹性薄片微小样品应变状态性能测试的弯曲夹具，其特征在于：各零件之间通过焊接或者机械连接的方式进行连接，其中，超微型步进电机(9)的旋转头伸进微型螺杆(8)头部的凹槽中，二者通过焊接的方式进行连接，装置的其他各零件之间采用螺钉连接等机械连接方式。
3.根据权利要求1所述的一种用于弹性薄片微小样品应变状态性能测试的弯曲夹具，其特征在于：偏心开槽圆柱(11)在偏离圆柱直径平面的位置开槽，样品(13)弯曲时偏心开槽圆柱(11)受力产生一转动力矩，在夹持方块(10)中产生转动，保证样品正确受力；转动时，可采用mos2或者石墨粉作为润滑剂。
【专利技术属性】
技术研发人员：李含冬，刘婷，李俊烨，赵鹏，方晨旭，米兆武，姬海宁，牛晓滨，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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