[实用新型]拉伸-剪切复合加载模式下材料微观力学性能原位测试装置

权利要求书

1.一种拉伸-剪切复合加载模式下材料微观力学性能原位测试装置，其特征在于：包括拉伸加载模块和剪切加载模块两部分，拉伸加载模块和剪切加载模块的主体结构分别由动力组件、传动及执行组件、信号检测及控制组件、装夹支撑组件构成；

所述拉伸加载模块的动力组件、传动及执行组件的装配关系是：空心杯转子直流电机Ⅰ（2）与行星齿轮减速箱Ⅰ（3）相连，再通过蜗杆蜗轮副与精密双向滚珠丝杠Ⅰ（39）连接，拉伸方螺母Ⅰ、Ⅱ（27、43）分别与双向滚珠丝杠螺母Ⅰ、Ⅱ（46、48）通过沉头螺钉刚性连接，且拉伸方螺母Ⅰ、Ⅱ（27、43）通过两侧导轨Ⅰ（45）支持导向；其中，空心杯转子直流电机减速组件与电机组件支座Ⅰ（4）紧固连接，电机组件支座Ⅰ（4）与底板（8）固定连接；套在行星齿轮减速箱Ⅰ（3）输出轴上的蜗杆Ⅰ（5）通过紧固螺钉固定，蜗轮Ⅰ（6）亦通过紧固螺钉刚性连接于精密双向滚珠丝杠Ⅰ（39）上，精密双向滚珠丝杠Ⅰ（39）和精密轴承通过丝杠支撑座Ⅰ（7）与底板（8）连接；拉伸方螺母Ⅰ、Ⅱ（27、43）分别与导轨Ⅰ（45）的滑块通过沉头螺钉相连，导轨Ⅰ（45）与底板（8）刚性连接；

所述剪切加载模块的动力组件、传动及执行组件的装配关系是：空心杯转子直流电机Ⅱ（10）与行星齿轮减速箱Ⅱ（11）相连，再通过蜗杆蜗轮副与精密双向滚珠丝杠Ⅱ（30）连接，剪切方螺母Ⅰ、Ⅱ（18、32）分别与双向滚珠丝杠螺母Ⅲ、Ⅳ（47、49）通过沉头螺钉刚性连接，且剪切方螺母Ⅰ、Ⅱ（18、32）通过两侧导轨Ⅱ、Ⅲ（20、31）支持导向；其中，空心杯转子直流电机减速组件与电机组件支座Ⅱ（12）紧固连接，电机组件支座Ⅱ（12）与底板（8）固定连接；套在行星齿轮减速箱Ⅱ（11）输出轴上的蜗杆Ⅱ（13）通过紧固螺钉固定，蜗轮Ⅱ（14）亦通过紧固螺钉刚性连接于精密双向滚珠丝杠Ⅱ（30）上，精密双向滚珠滚珠丝杠Ⅱ（30）和精密轴承通过丝杠支撑座Ⅱ（15）与底板（8）连接；剪切方螺母Ⅰ、Ⅱ（18、32）分别与导轨Ⅱ、Ⅲ（20、31）的滑块通过沉头螺钉相连，导轨Ⅱ、Ⅲ（20、31）分别与底板（8）刚性连接。

2.根据权利要求1所述的拉伸-剪切复合加载模式下材料微观力学性能原位测试装置，其特征在于：所述的信号检测及控制组件包括光电编码器Ⅰ、Ⅱ（1、9）、力传感器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（24、19、33）及直线电位器Ⅰ、Ⅱ（44、41），可以作为直流电机Ⅰ、Ⅱ（2、10）精密脉冲/方向闭环控制模式的反馈源，并且能够实现复合载荷测试中拉伸载荷/位移、剪切载荷/位移的精确检测；所述光电编码器Ⅰ、Ⅱ（1、9）分别与直流电机Ⅰ、Ⅱ（2、10）同轴连接；拉伸加载模块的力传感器Ⅰ（24）与夹具支撑架Ⅰ（25）连接，另一端和力传感器固定挡板（23）通过螺纹连接，并用螺母紧固，直线电位器Ⅰ（44）的主体通过沉头螺钉固定于拉伸方螺母Ⅱ（43）上，直线电位器Ⅰ（44）的导杆端与电位器导杆压板Ⅰ（21）接触；剪切加载模块的力传感器Ⅱ、Ⅲ（19、33）的两端分别与剪切头Ⅰ、Ⅱ（22、29）和柔性铰链Ⅰ、Ⅱ（16、34）端部连接，直线电位器Ⅱ（41）的主体通过沉头螺钉固定于紧固在剪切方螺母Ⅱ（32）上的电位器支撑架（40）上，导杆端与固定在另一侧的剪切方螺母Ⅰ（18）上的电位器导杆压板Ⅱ（42）保持接触；力传感器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（24、19、33）的受力方向、直线电位器Ⅰ、Ⅱ（44、41）的伸缩方向与试件（38）在两种载荷作用下的变形方向一致。

3.根据权利要求1所述的拉伸-剪切复合加载模式下材料微观力学性能原位测试装置，其特征在于：所述的剪切加载模块上集成了压电驱动组件，包括压电叠堆Ⅰ、Ⅱ（17、35）和柔性铰链Ⅰ、Ⅱ（16、34），所述压电叠堆Ⅰ、Ⅱ（17、35）分别安装于柔性铰链Ⅰ、Ⅱ（16、34）的方形槽内，与剪切头Ⅰ、Ⅱ（22、29）保持同轴；柔性铰链Ⅰ、Ⅱ（16、34）通过沉头螺钉分别与剪切方螺母Ⅰ、Ⅱ（18、32）刚性连接，柔性铰链Ⅰ、Ⅱ（16、34）另一侧分别与力传感器Ⅱ、Ⅲ（19、33）通过螺纹连接。