多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器

摘要

本发明涉及一种多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器，在驱动/传动单元、“机-电-热-磁”多物理场耦合加载单元的基础之上，结合检测、控制单元与算法程序，可以实现“拉伸/压缩-低周疲劳-扭转-弯曲-压痕”多载荷模式、“机-电-热-磁”多物理场耦合条件下的材料微观力学性能测试。本发明在机械主体框架上集成了高景深3D显微成像组件、超声波探伤元件，能够动态监测在上述复杂机械载荷和多物理场耦合作用下材料的变形损伤机制、微观组织变化以及性能演变规律的。本发明中多载荷加载和多物理场耦合加载的结合可以较真实地模拟工件材料的真实工况，为接近服役条件下材料微观力学性能测试提供有效的手段和方法。

主权项

一种多载荷多物理场耦合材料微观力学性能原位测试仪器，其特征在于：包括框架支撑模块、拉/压‑低周疲劳模块、扭转模块（21）、三点弯曲模块（6）、压痕模块（33）、热磁加载模块（34）、原位观测模块（32）和夹具体模块（22），所述框架支撑模块为测试仪器提供整机的结构支撑，拉/压‑低周疲劳模块布置在测试仪器上下两端，扭转模块（21）直接布置于拉/压‑低周疲劳模块的前端，三点弯曲模块（6）、压痕模块（33）和热磁加载模块（34）通过公共替换部件布置于整个测试仪器的一侧支撑立柱之上，原位观测模块布置于另一侧的支撑立柱之上；夹具体模块连接于扭转模块的前段，完成对试件的装夹功能；该仪器整体采用四立柱垂直对称式布置，上下两端分别采用两个完全相同的伺服液压缸（10）和两个扭转模块（21）对处于中心位置的试件（23）材料进行对称式的拉伸/压缩测试和对称式的扭转测试，以保证拉伸/压缩和扭转过程中试件（23）材料的几何中心位置相对静止，以便于实施对测试过程中材料变形损伤等性能进行动态的原位监测；可以实现“拉伸/压缩‑低周疲劳‑扭转‑弯曲‑压痕”五种形式载荷的加载、结合内嵌的电、热、磁加载模块和原位观测模块，可以深入研究样品材料在多载荷模式、多物理场耦合条件下的微观力学性能，获取其变形行为、损伤机制以及性能弱化与载荷作用和材料性能间的规律。