一种低维导电材料的弯曲疲劳可靠性测试方法

摘要

本发明涉及对低维导电材料的疲劳性能测试系统和测试方法的建立，具体为一种低维导电材料的弯曲疲劳可靠性的测试系统和测试方法，解决现有技术中存在的对导电薄膜材料疲劳寿命测量误差大、无法准确测量裂纹的萌生寿命等问题。该测试系统由电磁驱动部分、疲劳加载与测量部分以及检测与记录部分组成，该系统提供了对各种材料进行动态弯曲疲劳性能测试的功能和测试方法，同时可以对被测试样电阻变化进行实时监测与分析记录。通过记录下的电阻可以准确的得到被测导电试样疲劳寿命、裂纹萌生与扩展寿命等信息。该系统可以同时对多个被测导电试样进行疲劳性能实验，并可同时对每个被测导电试样的电阻值进行实时记录与分析，实验操作简单快捷。

主权项

一种低维导电材料的弯曲疲劳可靠性测试方法，该方法的测试系统由三部分组成：（1）电磁驱动部分；（2）疲劳加载与测量部分；（3）检测与记录部分；（1）电磁驱动部分，包括数字函数发生器、功率放大器、电磁转换器，数字函数发生器的输出端连接功率放大器，功率放大器的输出端连接电磁转换器，电磁转换器的输出端连接疲劳加载与测量部分的楔形槽震动杆；（2）疲劳加载与测量部分，包括楔形槽震动杆、被测导电试样、试样夹具、螺旋测微器和测微器探头，试样夹具固定在三维移动机械架上，被测导电试样通过三维移动机械架固定在二维平台上，螺旋测微器及测微器探头由其固定架固定在弯曲疲劳可靠性测试系统所在的二维平台上，楔形槽震动杆的一端与电磁转换器连接，楔形槽震动杆的另一端与螺旋测微器的测微器探头连接，楔形槽震动杆上开有楔形槽，被测导电试样的一端固定在试样夹具上，被测导电试样的另一端伸至楔形槽中，被测导电试样通过固定在试样夹具上的电阻测量接触片的外引线与多通路数字万用表相连；（3）检测与记录部分，包括多通路数字万用表和与多通路数字万用表相连的PC机；多通路数字万用表的一端连接被测导电试样，多通路数字万用表的另一端与PC机相连；其特征在于，具体步骤如下：（1）预先测量被测导电材料的单轴的拉伸性能，获得其拉伸应力‑应变曲线；（2）根据试样原始长度及所需悬臂梁长度，选择被测导电试样在试样夹具端的夹持长度；（3）通过调节固定在光学平台上的二维平台，调整被测导电试样插入楔形槽震动杆的深度，使其达到实验所需要的跨距；（4）通过调节固定在光学平台上的测微器与功率放大器，获得电磁转换器相应的振幅输出；（5）利用预先获得的拉伸应力‑应变数据，结合计算机有限元模拟，计算出被测导电试样在夹持端根部相对应的疲劳应变ε及其应力σ值；（6）采用多通路数字万用表，对被测导电试样的电阻值进行实时测量与记录；（7）通过测量试样的实时电阻值，计算试样电阻变化率，获得电阻变化率与所施疲劳载荷周次间的关系曲线，从而得出试样的疲劳寿命与裂纹萌生及扩展的信息。