[发明专利]高频振动辅助金属箔板拉伸力学性能测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属箔板拉伸力学性能测试装置及方法，具体涉及高频振动辅助金属箔板拉伸力学性能测试装置及方法。

背景技术

微机电系统(MEMS)器件和微结构尺寸通常在毫米和微米量级甚至更小，微尺度机构材料的基础力学性能参数如杨氏模量、拉伸强度、屈服极限和泊松比等，对于提高MEMS器件结构设计的可靠性和评价器件的寿命是必不可少的。然而，对于金属箔板拉伸力学性能测试时，存在着式样对中、夹持、应变测量、样式固定等几个方面的难点。为了提高对高强度难成形材料进行高精度加工的能力，很多场合下可以利用振动来实现特定的加工工艺要求，或者降低能耗。在金属箔板的拉伸过程中，高频振动会对材料内部和外部接触面的摩擦力产生影响。高频振动的振幅和频率也会显著影响材料的塑性变形力。在高频振动的条件下，材料的屈服极限和强度极限会明显减小。但是，目前对振动加工所做的基础性实验和相应的理论研究仍不够深入。

发明内容

本发明为解决金属箔板拉伸力学性能测试时，存在着式样对中、夹持、应变测量、样式固定等几个方面的难点的问题，进而提出高频振动辅助金属箔板拉伸力学性能测试装置及方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括万能实验机、夹具和夹头，本发明还包括压电陶瓷块和导向机构，所述导向机构包括上挡板、固定块、下挡板、下垫板、弹簧和多个导柱，上挡板、固定块、下挡板、下垫板由上至下依次设置在万能实验机的固定平台上，下垫板通过多个螺钉与固定块连接，多个导柱设置在设置在上挡板与下挡板之间，且每个导柱的上端分别各通过一个螺钉与上挡板的下表面连接，每个导柱的下端分别穿过固定块通过一个螺钉与下挡板的上表面连接，压电陶瓷块安装在固定板上，压电陶瓷块与高频电源连接，下挡板的下表面与下垫板的上表面之间设有弹簧，夹具安装在万能实验机的升降平台上，夹头安装在上挡板的上表面上。

本发明所述高频振动辅助金属箔板拉伸力学性能测试的方法的具体步骤如下：

步骤一、用夹具将金属箔板的上端夹住，夹头将金属箔板的下端夹住，万能实验机与数据接收装置连接；

步骤二、设定压电陶瓷块的振动频率为20Hz-1000Hz，压电陶瓷块的振幅为0.2微米-6微米，开始振动；

步骤三、启动万能实验机，万能实验机的升降平台带动夹具以0.1mm/min-6mm/min的速度向上运动，此时，夹具对金属箔板产生拉伸作用；

步骤四、传感器以及数据接收装置对金属箔板拉伸过程中的金属箔板的受力和变形量进行采集、处理和记录。

本发明的有益效果是：本发明可以根据万能实验机上的传感器得到高频振动的作用下金属箔板的应力-应变曲线；本发明也可以研究静态下金属箔板拉伸力学性能测试，通过金属箔板的应力-应变曲线，可以得到在高频振动辅助下，金属箔板在被拉伸时变形力随应变变化的规律，并与在静态下的金属箔板拉伸形成对比，得到高频振动辅助金属箔板拉伸过程中金属箔板的力学变化规律，同时，也可以分析高频振动下金属箔板材料的断裂行为。本发明结构简单，制作成本低，操作方便易于维护。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述高频振动辅助金属箔板拉伸力学性能测试装置包括万能实验机1、夹具2和夹头3，本实施方式还包括压电陶瓷块4和导向机构，所述导向机构包括上挡板5、固定块6、下挡板7、下垫板8、弹簧9和多个导柱10，上挡板5、固定块6、下挡板7、下垫板8由上至下依次设置在万能实验机1的固定平台上，下垫板8通过多个螺钉与固定块6连接，多个导柱10设置在设置在上挡板5与下挡板7之间，且每个导柱10的上端分别各通过一个螺钉与上挡板5的下表面连接，每个导柱10的下端分别穿过固定块6通过一个螺钉与下挡板7的上表面连接，压电陶瓷块4安装在固定板6上，压电陶瓷块4与高频电源连接，下挡板7的下表面与下垫板8的上表面之间设有弹簧9，夹具2安装在万能实验机1的升降平台上，夹头3安装在上挡板5的上表面上。

本实施方式中的万能实验机1是指CMT8502微机控制电子万能实验机。

本实施方式中将压电陶瓷块4安装在固定块6中，用螺钉把上挡板5、多个导柱10、固定板6、下挡板7组装在一起后，再通过螺钉将其余下垫板8安装在一起，此时，弹簧9具有一定的预紧力，下挡板7与下垫板8之间有一定的间隙，再用螺栓将下垫板7固定安装在万能实验机1的固定平台上。