[发明专利]用于压电陶瓷力电耦合条件下的循环疲劳寿命的测试方法

权利要求书

1.一种用于压电陶瓷力电耦合条件下的循环疲劳寿命的测试方法，其使用的测试装置包括上导向模(2)，在上导向模(2)上设有高精度载荷传感器(1)，上导向模(2)设于下导向模(3)上，在下导向模(3)的下方设有下承载模(7)，待测试的样品(5)置于下承载模(7)上，在下导向模(3)与下承载模(7)之间设有上承载模(6)，压杆(4)的一端穿过下导向模(3)后连接上导向模(2)，另一端位于样品(5)的上方，在样品(5)的下方设有高精度位移传感器(8)，高精度位移传感器(8)设于下承载模(7)的内孔内，下导向模(3)、压杆(4)及下承载模(7)由良好导电的金属材料制得，下导向模(3)及下承载模(7)分别连接高压电源(9)的正极及负极，上承载模(6)由透明的绝缘的树脂材料制得，其特征在于，步骤为：

步骤1、由高压电源(9)通过下导向模(3)及下承载模(7)向样品(5)施加交流电场或直流电场；

步骤2、通过压杆(4)向样品(5)采用载荷控制的循环疲劳加载，加载的波形为正弦波，加载的频率范围为40-100Hz，采样率的范围为0.1-500pt/s；

步骤3、对样品(5)加载一定循环周次后，循环疲劳加载结束，继续通过压杆(4)以一定加载速率向样品(5)加载力场直至样品(5)断裂，在加载过程中以一定采样频率记录通过高精度载荷传感器(1)及高精度位移传感器(8)得到的位移和载荷，计算得到断裂强度σ_f，该断裂强度σ_f即为剩余强度；

步骤4、重复步骤2及步骤3，对另外至少2个样品(5)进行测试，当步骤1中加载的为交流电场时，测试时选择不同的循环周次，得到每个循环周次所对应的剩余强度，绘制循环周次-剩余强度曲线，由剩余强度的变化趋势判据得到该循环力场/电场耦合作用下与样品(5)所对应的材料的疲劳寿命；

当步骤1中加载的为直流电场时，测试时选择不同的直流电场强度，得到在不同直流电场强度下，一定循环周次所分别对应的剩余强度，绘制循环周次-剩余强度曲线，由剩余强度的变化趋势判据得到该循环力场/电场耦合作用下与样品(5)所对应的材料的疲劳寿命。

2.如权利要求1所述的一种用于压电陶瓷力电耦合条件下的力学性能测试方法，其特征在于：所述断裂强度σ_f的计算步骤为：根据所述位移和载荷绘制位移-载荷曲线，在该曲线中找出样品(5)断裂时加载的最大载荷P，则：

其中，a为所述下承载模(7)的内孔直径，b为所述压杆(4)的直径，t为所述样品(5)的厚度，γ为所述样品(5)的泊松比。

3.如权利要求1所述的一种用于压电陶瓷力电耦合条件下的力学性能测试方法，其特征在于：所述样品(5)为脆性小样品材料，其为圆片或方片，样品(5)的厚度为0.3-0.7mm，若样品(5)为圆片，则直径为10mm，若样品(5)为方片，则边长为10mm。

4.如权利要求1所述的一种用于压电陶瓷力电耦合条件下的力学性能测试方法，其特征在于：所述交流电场的幅值为600V/mm，所述直流电场的强度范围为-1000-1000V/mm。

5.如权利要求1所述的一种用于压电陶瓷力电耦合条件下的力学性能测试方法，其特征在于：在步骤3中，所述加载速率为0.02～0.05mm/min，所述采样频率为10pt/s。