[发明专利]材料纳米尺度弯曲力学性能测试中的精密加载装置

权利要求书

1.一种材料纳米尺度弯曲力学性能测试中的精密加载装置，该装置主要由基座、压头、驱动元件和载物台组成，其特征在于所说的压头(8)由多个薄壁柔性铰链(5、6、7)连接到基座(3)上；所说的基座(3)一端通过柔性铰链(2)与一个刚体(1)连接起来，所说的基座(3)另一端通过柔性铰链(10)与另一个刚体(11)连接起来，所说的驱动元件(4)采用压电叠堆，驱动原件(4)安装在压头(8)和预紧机构之间，所说的载物台(9)固定在另一个刚体(11)上，压头(8)在驱动原件(4)作用下，可以沿x轴作正向精密运动。

2.根据权利要求1所述的材料纳米尺度弯曲力学性能测试中的精密加载装置，其特征在于所说的三组薄壁柔性铰链(5、6、7)、基座(3)和压头(8)之间的连接方式为同一整体，并通过电火花线切割方式加工而成。

3.根据权利要求1所述的材料纳米尺度弯曲力学性能测试中的精密加载装置，其特征在于所说的预紧机构采用由一个刚体(1)，柔性铰链(2)和装在基座(3)一端的螺钉(12)组成，对驱动原件(4)实施的预紧力由螺栓(12)提供。

4.根据权利要求1所述的材料纳米尺度弯曲力学性能测试中的精密加载装置，其特征在于所说的连接于压头(8)和基座(3)之间的柔性铰链(5、6、7)均为对称布置，压头(8)受驱动力作用，只沿x向运动而不产生y向偏移。

5.根据权利要求1所述的材料纳米尺度弯曲力学性能测试中的精密加载装置，其特征在于应用公式F＝KX，通过测量柔性铰链(10)的变形矢量X，能够间接地计算出施加力F的大小，其中K为柔性铰链(10)的变形刚度；通过压头(8)和刚体(11)的相对位移，可以计算出压头压入深度Δs。

6.根据权利要求1所述的材料纳米尺度弯曲力学性能测试中的精密加载装置，其特征在于对于微悬臂梁弯曲试验，可以通过公式Δs＝fl³/3EI，计算出杨氏模量E，其中l为悬臂梁长度，I为悬臂梁的惯性矩。

7.根据权利要求1所述的材料纳米尺度弯曲力学性能测试中的精密加载装置，其特征在于所说的柔性铰链是直角薄壁柔性铰链，对外部弯曲载荷敏感，在该载荷作用下能发生精密的弯曲变形，完成材料力学测试中的定位和加载。

8.根据权利要求1所述的材料纳米尺度弯曲力学性能测试中的精密加载装置，其特征在于测试系统结构微小，可以借助扫描电子显微镜或透射电子显微镜在线监测被测试件载荷作用下的力学行为和损伤机制。