The utility model relates to an in-situ three point bending test platform for mechanical properties of materials with adjustable test environment temperature, belonging to the field of in situ mechanical property testing. The resistance wire to specimen heating, combined with high magnification CCD solid-state imaging lens industry observation, monitoring materials can be dynamically under different ambient temperature under bending the microstructure and crack initiation and propagation of micro mechanical behavior. The utility model is mainly composed of a precision drive transmission unit, a detection unit, an imaging system unit, a temperature field control unit and an auxiliary support unit. Has the advantages of simple and compact structure, stable transmission, effectively combining the temperature field and stress field in high resolution imaging system under the deformation, damage and fracture process of micro materials were measured in situ, provides a new testing method for mechanical properties and damage mechanisms reveal materials in different temperature.
【技术实现步骤摘要】
测试环境温度可调的材料力学性能原位三点弯曲测试平台
本技术涉及原位力学性能测试领域,测试环境温度可调的材料力学性能原位三点弯曲测试平台。在不同温度场中通过高倍数固态CCD工业成像系统可对测试材料的微观组织形貌、晶格变化、裂纹的萌生、扩展与断裂进行动态实时观测。该力学性能测试装置为材料基于温度场的力学性能检测提供了一种崭新的手段。
技术介绍
原位力学性能测试是指在微/纳米尺度下对试件材料进行力学性能测试的过程中,可以通过原子力显微镜、电子显微镜以及光学显微镜等显微成像系统对各种载荷作用下材料发生的微观变形、组织形貌和裂纹损伤等进行实时在线观察的一种力学测试方法。该技术可以从微观层面上对各类材料及其制品在各种载荷作用下的力学行为、损伤破坏机理。在诸多微纳米力学性能测试的范畴中,弹性模量、切变模量、硬度、屈服极限、断裂极限等参数是微构件力学特性测试中最主要的测试对象,针对这些力学参数产生了多种测试方法,如拉伸/压缩法、弯曲法、剪切法、扭转法、纳米压痕/划痕和鼓膜法等。其中原位三点弯曲测试方法能较全面地反映材料或制品在弯曲条件下的力学特性,在各类材料测试过程当中占有重要的地位。其主要表现在加载装置比较简单,对弯曲试件的加工工艺要求较低,不存在苛刻的对中夹紧等问题,同时在较小的载荷作用下会产生较大的变形,有助于测试过程获得较为直观的变形效果。随着近代航空航天工业的快速发展,航空火箭、航空导弹、航空飞机等新型高科技产品的迅速崛起,新型高温复合材料的研制、开发与测试技术越来越受到科研领域和工业制造领域的重视。基于航天工业对高温的迫切需求,未来新材料探索之一是:利 ...
【技术保护点】
一种测试环境温度可调的材料力学性能原位三点弯曲测试平台,其特征在于:包括精密驱动传动单元、检测单元、成像系统单元、温度场控制单元、辅助支撑单元,针对材料在不同温度场作用下微观组织形貌、晶格变化、裂纹的萌生、扩展现象进行原位实时动态的观测;所述精密驱动传动单元由直流电机(3)、轴(20)、蜗杆(19)和蜗轮(21)组成,其中,直流电机(3)通过螺钉Ⅱ(18)紧固在机架(2)上,电机(3)的输出轴与蜗杆(19)固连,经蜗轮(21)减速将动力输出到轴(20)上;轴(20)带动齿轮Ⅱ(33)进行旋转,通过齿轮的啮合作用将旋转运动同时传递给齿轮Ⅰ(35),齿轮Ⅰ、Ⅱ(35、33)的偏心孔分别通过销轴Ⅰ、Ⅱ(36、22)与连杆Ⅰ、Ⅱ(37、31)相连;连杆Ⅰ、Ⅱ(37、31)的另一端分别通过销轴Ⅲ、Ⅳ(32、30)与滑块Ⅰ、Ⅱ(23、29)相连;通过此结构将齿轮副偏心孔的旋转运动转化为滑块Ⅰ、Ⅱ(23、29)的直线运动;滑块Ⅰ、Ⅱ(23、29)分别由滑轨Ⅰ、Ⅱ(25、28)进行导向,二者之间采用V型槽进行导向,滑轨Ⅰ、Ⅱ(25、28)分别与机架(2)之间通过螺钉Ⅴ(27)固定;所述精密驱动传动单元 ...
【技术特征摘要】
1.一种测试环境温度可调的材料力学性能原位三点弯曲测试平台,其特征在于:包括精密驱动传动单元、检测单元、成像系统单元、温度场控制单元、辅助支撑单元,针对材料在不同温度场作用下微观组织形貌、晶格变化、裂纹的萌生、扩展现象进行原位实时动态的观测; 所述精密驱动传动单元由直流电机(3)、轴(20)、蜗杆(19)和蜗轮(21)组成,其中,直流电机(3)通过螺钉II (18)紧固在机架(2)上,电机(3)的输出轴与蜗杆(19)固连,经蜗轮(21)减速将动力输出到轴(20)上;轴(20)带动齿轮II (33)进行旋转,通过齿轮的啮合作用将旋转运动同时传递给齿轮I (35),齿轮1、II (35,33)的偏心孔分别通过销轴1、II(36,22)与连杆1、11 (37、31)相连;连杆1、11 (37,31)的另一端分别通过销轴II1、IV (32、30)与滑块1、II (23,29)相连;通过此结构将齿轮副偏心孔的旋转运动转化为滑块1、II(23,29)的直线运动;滑块1、II (23,29)分别由滑轨1、II (25,28)进行导向,二者之间采用V型槽进行导向,滑轨1、II (25,28)分别与机架(2)之间通过螺钉V (27)固定;所述精密驱动传动单元采用完全对称方式布置,利用曲柄滑块机构巧妙地将齿轮1、II (35,33)的旋转运动转化为滑块1、II (23、29)的直线运动,输出载荷稳定、可靠且对称分布; 所述检测单元由力传感器(6)、激光位移传感器1、II (5,8)构成,其中,力传感器(6)两端通过连接螺纹分别与压头(7)、机架(2)固定连接,激光位移传感器1、II (5、8)与机架(2)之间通过螺钉IV (26)固定连接;所述力传感器(6)、激光位移传感器1、II (5、8)分别检测试件(10)在三点弯曲变形过程中载荷与位移的变化; 所述成像系统单元主要由CXD工业成像镜头(12)、支架1、11(15、11)、回转架(14)、压板(13)和调节旋钮(16)件构成,其中,CXD工业成像镜头(12)通过螺钉VI (34)将其紧固在压板(13)与回转架(14)之间,可随回转架(14)一起转动;支架1、11(15、11)与机架(2)之间由螺钉111(24)固定,用于支撑CXD工业成像镜头(12);通过调节旋钮(16)可以对CXD镜头的成像角度进行调节;所述成像系统单元利用CCD成像镜头(12)可以观测材料微观组织形貌、晶格变化、裂纹`的萌生、扩展现象; 所述温度场控制单元主要由加热电阻丝(9)和温控器(4)组成,其中,温控器(4)为一个电压可调的开关,通过控制温控器(4...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵宏伟,程虹丙,邵明坤,张鹏,马志超,董晓龙,鲁帅,韩磊,高景,佟达,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:实用新型
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