拉伸-弯曲-扭转多载荷下的材料微观力学性能测试平台

摘要

本发明涉及一种拉伸-弯曲-扭转多载荷下的材料微观力学性能测试平台，属于机电领域。包括拉压模块、弯曲模块、扭转模块、控制检测模块、试件装夹模块，测试平台以拉压模块为基本功能模块，扭转模块布置在拉压模块一端，试件装夹模块布置在拉压模块上，弯曲模块独立布置龙门架一侧。本发明可作为独立拉伸/压缩模式或独立弯曲模式或独立扭转模式材料力学性能测试装置，即单一载荷测试模式；也可作为在给定拉伸/压缩应力水平下的扭转载荷的材料力学性能测试或给定拉伸/压缩应力水平下的弯曲载荷的材料力学性能测试，即复合载荷测试模式。通过控制检测模块对载荷/位移信号的采集，可检测材料在复合载荷作用下的应力应变过程。

主权项

一种拉伸‑弯曲‑扭转多载荷下的材料微观力学性能测试平台，其特征在于：包括拉压模块、弯曲模块、扭转模块、控制检测模块、试件装夹模块，测试平台以拉压模块为基本功能模块，扭转模块布置在拉压模块一端，其功能可与拉压模块功能相互独立或关联，试件装夹模块布置在拉压模块上，弯曲模块独立布置在测试平台上龙门架（2）一侧，功能与拉压模块相互独立，控制检测模块分布在各个功能模块上；所述拉压模块是：直流电机（4）带动蜗杆Ⅰ（8）转动，蜗杆Ⅰ（8）带动蜗轮Ⅰ（7）转动，蜗杆Ⅱ（10）带动蜗轮Ⅱ（12）转动，输出动力使双向滚珠丝杠（11）转动，布置在直线滚动导轨Ⅰ（22）上的两端支撑座相离或相向运动，实现对试件的拉伸或压缩；光电编码器（3）控制直流电机（4）的转速大小和方向，支撑蜗杆轴Ⅱ（33）的圆锥滚子轴承Ⅰ（9）承受蜗杆所受轴向力，双向滚珠丝杠（11）使试件进行双向拉压，保证试件所受载荷均匀对称；所述弯曲模块是：步进电机Ⅱ（23）通过电机法兰Ⅲ（24）、挠性联轴器Ⅰ（25）与滚珠丝杠（27）连接，丝杠螺母Ⅰ（28）带动安装在导轨Ⅱ（34）上的支撑座Ⅳ（35）上下移动，压头（31）下移实现对试件的弯曲载荷，步进电机驱动器控制步进电机Ⅱ（23）转速的大小和方向；    所述扭转模块是：步进电机Ⅰ（17）带动齿轮Ⅱ（19）转动，齿轮Ⅰ（18）与齿轮Ⅱ（19）啮合，齿轮Ⅰ（18）安装在轴（43）上，挠性联轴器Ⅲ（42）连接轴（43）和扭矩传感器（47），挠性联轴器Ⅱ（40）连接扭矩传感器（47）和夹具固定轴Ⅰ（50），扭矩传感器（47）固定在传感器固定座（41）上，夹具固定轴Ⅰ（50）通过法兰轴承Ⅰ、Ⅱ（58、59）安装在支撑座Ⅵ（48）上，夹具下压板Ⅰ（51）与夹具固定轴Ⅰ（50）通过螺栓连接在一起；所述控制检测模块包括拉压力传感器（15）、压力传感器（30）、扭矩传感器（47）、直线光栅尺（37）、圆光栅（49）、光电编码器（3）和步进电机驱动器，拉压力传感器（15）通过螺栓一端与支撑座Ⅰ（14）连接，另一端与夹具支撑座（16）连接，夹具支撑座（16）布置在支撑导轨（54）上，试件受到扭转载荷时夹具支撑座将扭转载荷传递到支撑导轨（54）上，从而避免拉压力传感器（15）受到扭转载荷的影响；扭矩传感器（47）两端通过挠性联轴器Ⅱ、Ⅲ（40、42）分别与轴（43）和夹具固定轴Ⅰ（50）连接，支撑座Ⅵ（48）内部安装有法兰轴承Ⅰ、Ⅱ（58、59），承受轴向载荷，避免拉伸载荷对扭矩传感器（47）的影响；所述试件装夹模块包括夹具下压板Ⅰ、Ⅱ（51、53）和夹具上压板（52），夹具下压板（51）通过螺钉固定在夹具轴（50）上，夹具下压板（53）通过螺钉固定在夹具支撑座（16）上，夹具上、下压板通过螺栓连接，实现对试件的夹持。