[实用新型]一种基于尺蠖型压电驱动器的原位拉伸实验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于尺蠖型压电驱动器的原位拉伸实验仪，属于原位力学性能测试领域。本实用新型与高速摄像机、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、光学显微镜及拉曼光谱仪等具有良好的兼容性，可被广泛应用于材料力学性能的原位拉伸测试。

背景技术

材料的微观力学性能与宏观的经典力学性能存在很大的差异。材料的微纳米力学测试的诸多性能参数中，弹性模量、硬度、断裂极限、切变模量等参数是最主要的测试对象，针对上述的材料性能参数有多种测试方法，如拉伸法、压缩法、剪切法、扭转法、弯曲法、纳米压痕法和鼓膜法等，其中原位拉伸测试方法能更加全面的体现材料的力学性能，可以通过实时的应力-应变曲线比较直观的分析出材料的断裂极限、弹性模量等力学性能。

目前，吉林大学已经开发出了一些原位拉伸力学性能测试装置，并且取得了不错的应用效果。这些装置主要采用传统的精密驱动机构，如利用精密丝杠螺母副、滚动/滑动导轨、蜗轮蜗杆机构等作为动力与运动的转换方式，由于存在间隙、摩擦、多环节运动等问题，其运动精度、定位精度等各方面已难以满足要求。

由于压电陶瓷元件具有响应迅速、出力大、位移分辨率高、机电转换率高以及结构紧凑等优点，国内外研究人员已利用其开发了相当多的微小型精密驱动机构,并在各领域展现出了广阔的应用前景。

因此，采用新型压电驱动器，设计研发一种精度更高，测试效果更好的原位拉伸试验仪器十分必要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于尺蠖型压电驱动器的原位拉伸实验仪器，本实用新型克服了传统的驱动装置如普通电机、丝杠螺母、蜗轮蜗杆等宏观大尺寸部件难以满足精度要求和具有累积误差的缺陷，采用一种新型的压电驱动器作为驱动单元，具有精度高、控制方便，成本低、测试效果好等优势，可以对宏观的标准及非标准试件进行跨尺度原位拉伸载荷测试，对被测试件断裂过程中的裂纹产生、扩展和断裂进行原位观测，为更进一步的研究材料的力学性能和裂纹产生断裂机理提供了更加精密的、科学有效的测试装置。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

本实用新型是由底座、第一导轨座、第一复位弹簧、定子、第二复位弹簧、双直线轴承座、第二导轨座、第二箝位斜块、第二直线轴承、第二导轨、第二箝位弹簧、位移传感器、第一单直线轴承座、第三直线轴承、被测试件、第一右夹具、第三箝位弹簧、第三导轨座、第三箝位斜块、尾座、拉力传感器、拉力传感器座、定位螺栓、紧固螺栓、第二右夹具、第四导轨座、第四箝位斜块、第一导轨、第四箝位弹簧、第四复位螺栓、驱动压电叠堆、第一左夹具、第四直线轴承、第二左夹具、第二单直线轴承座、第一箝位斜块、第一复位螺栓、第一箝位弹簧、动子、第一直线轴承、第二复位螺栓和第三复位螺栓组成。

所述的定子通过螺栓固定于底座上；第一导轨座、第二导轨座、第三导轨座、第四导轨座分别通过螺栓固定于定子上；第一导轨安装于第一导轨座和第四导轨座的定位孔内，通过螺栓夹紧；第二导轨安装于第二导轨座和第三导轨座的定位孔内，通过螺栓夹紧；第一直线轴承和第二直线轴承通过螺栓安装于双直线轴承座上，第三直线轴承通过螺栓安装于第一单直线轴承座上,第三直线轴承通过螺栓安装于第二单直线轴承座上；第三直线轴承和第一直线轴承分别装配于第一导轨上，第二直线轴承和第三直线轴承分别装配于第二导轨上；双直线轴承座、第一单直线轴承座和第二单直线轴承座分别通过螺栓安装于动子上；动子安装于定子的横向导轨槽内，第一箝位斜块、第二箝位斜块、第三箝位斜块和第四箝位斜块分别安装于定子的纵向导轨槽内；第一箝位弹簧、第二箝位弹簧、第三箝位弹簧和第四箝位弹簧分别安装于定子和各个箝位斜块的定位卡槽内；第一复位弹簧和第二复位弹簧分别安装于定子和动子的定位卡槽内；尾座安装于底座的尾部，通过定位螺栓定位，通过紧固螺栓夹紧；拉力传感器座通过螺栓安装于尾座上；拉力传感器通过螺栓安装于拉力传感器座上；第二右夹具通过螺栓安装于拉力传感器上，第一右夹具通过螺栓安装于第二右夹具上；第二左夹具通过螺栓安装于动子上，第一左夹具通过螺栓安装于第二左夹具上；位移传感器通过传感器座用螺栓安装于第二左夹具上，拉杆通过拉杆座用螺栓安装于第二右夹具上；第一复位螺栓、第二复位螺栓、第三复位螺栓和第四复位螺栓分别通过螺纹与第一箝位斜块、第二箝位斜块、第三箝位斜块和第四箝位斜块旋紧连接，并分别通过定子上的通孔伸出定子两侧。