[实用新型]用于功能材料微观性能原位测试中试件样品的夹具

说明书

技术领域

    本实用新型涉及材料微观性能测试技术领域和光机电一体化技术领域，特别涉及一种用于功能材料微观性能原位测试中试件样品的夹具。可实现对功能材料进行拉/压-扭转复合载荷试验中试件样品的夹持，尤其是可实现热、电、磁等多物理场加载环境下拉/压-扭转-弯曲多载荷材料测试中试件样品的夹持。

背景技术

上世纪材料试验机主要针对结构材料，随着科技和经济发展，新型材料——特别是铁-电、铁-磁、热-磁和半导体材料等功能材料的大规模应用，使得对功能材料在热、电、磁等复合物理场下的力学性能研究的必要性日益凸显。目前，材料试验机夹具只能传递拉、压、扭转等单一工况，或者承受拉-扭复合工况，同一副夹具在功能上无法同时实现拉-扭、压-扭以及拉/压-扭转疲劳试验，针对功能材料在电、热、磁等复合物理场下的力学研究更是稀少。目前还没有针对功能材料，能与电、热、磁等复合物理场相配合，实现加载拉/压-扭转等复合工况的夹具。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于功能材料微观性能原位测试中试件样品的夹具，是一种针对铁-电、铁-磁、热-磁和半导体材料等功能材料试件样品的实验夹具装置，主要是解决与电、热、磁等复合物理场相配合的前提下，在同一副夹具上实现对功能材料施加拉/压-扭转复合工况加载问题，从而实现对功能材料试件的测试。解决了现有试验机夹具没有针对功能材料的夹具、难以实现与热、电、磁等多物理场耦合、不能进行多种工况组合加载的难题。本实用新型具有结构紧凑、刚度高、操作方便，本实用新型不仅能实现拉伸、压缩、扭转等单载荷加载试验中试件样品的夹持，还能实现拉-扭、压-扭、拉/压-扭转等复合载荷加载试验以及及相应疲劳加载试验中试件样品的夹持，还可以与热、电、磁等物理场加载单元兼容，实现对被测试件样品多物理场、多载荷模式的复合工况的加载与测试。本实用新型具有结构紧凑、操作方便，且可与声发射测试装置、金相显微镜、原子力显微镜等材料微观性能表征仪器相兼容的优点。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

用于功能材料微观性能原位测试中试件样品的夹具，由构造相同的两副夹具构成，其中具有台阶的夹具Ⅰ通过螺栓和销与联轴器连接，没有台阶的夹具Ⅱ通过沉头螺栓与拉扭传感器连接，实现对拉/压力和扭矩的动态实时测量；所述夹具Ⅰ、Ⅱ的结构是：夹具体Ⅰ1与拧紧套2通过螺纹连接，拧紧套2的一端通过压紧锲形块Ⅰ、Ⅱ7、8的槽与压紧锲形块Ⅰ、Ⅱ7、8连接，在拧紧拧紧套2时，推动压紧锲形块Ⅰ、Ⅱ7、8运动，实现推动压紧锲形块Ⅰ、Ⅱ7、8对夹持楔形块Ⅰ、Ⅱ5、6夹紧；夹具体Ⅰ1与衬套Ⅰ、Ⅱ3、4的外圆表面相连接，夹具体Ⅰ1通过销Ⅰ、Ⅱ9、10将扭矩传递给衬套Ⅰ、Ⅱ3、4，衬套Ⅰ、Ⅱ3、4通过内部的平面与压紧锲形块Ⅰ、Ⅱ7、8的一端平面接触，压紧锲形块Ⅰ、Ⅱ7、8通过其斜面与夹持楔形块Ⅰ、Ⅱ5、6的斜面接触，实现扭矩从夹具体Ⅰ1经过衬套Ⅰ、Ⅱ3、4，通过内部的平面与压紧锲形块Ⅰ、Ⅱ7、8，传递给压紧锲形块Ⅰ、Ⅱ7、8，通过夹持楔形块Ⅰ、Ⅱ5、6对试件11的加紧实现将扭矩传递给试件11；夹具体Ⅰ1通过内部端面与夹持楔形块Ⅰ、Ⅱ5、6大头端端面连接，通过对拧紧套2的拧紧实现夹持楔形块Ⅰ、Ⅱ5、6大头端端面与具体Ⅰ1通过内端面连接，从而实现夹持楔形块Ⅰ、Ⅱ5、6在具体Ⅰ1轴向的定位，进而实现传递压缩载荷从夹具体Ⅰ1传递给夹持楔形块Ⅰ、Ⅱ5、6，通过夹持楔形块Ⅰ、Ⅱ5、6对试件11的加紧实现将压缩载荷传递给试件11。

所述的夹持楔形块Ⅰ、Ⅱ5、6与压紧锲形块Ⅰ、Ⅱ7、8的斜切面倾角小于摩擦角，防止在夹紧和解除夹紧试件11时出现自锁，在放松拧紧套2时，拧紧套2推动压紧锲形块Ⅰ、Ⅱ7、8退出对夹持楔形块Ⅰ、Ⅱ5、6的压紧，对试件11卸载，实现解除夹持。

所述的衬套Ⅰ、Ⅱ3、4、夹持楔形块Ⅰ、Ⅱ5、6、压紧锲形块Ⅰ、Ⅱ7、8分别置于夹具体Ⅰ1和拧紧套2的腔内，只有夹持楔形块Ⅰ、Ⅱ5、6的夹持试件部分裸露在外面，实现对夹具内部相对运动的接触面的防尘保护。

所述的夹具体Ⅰ1和拧紧套2上分别设有扳手孔14，通过特殊扳手固定夹具体Ⅰ1圆周方向，拧动拧紧套2，即可操控夹具。

所述的夹具体Ⅰ1上有导线孔12，声发射检测系统导线通过导线孔12、夹持楔形块Ⅰ、Ⅱ5、6之间的空隙与试件11接触，在加载拉伸/压缩-扭转等单载荷或多载荷工况组合的同时，实现对试件11的原位检测，该夹具与检测系统配合完成试件变形和裂纹扩展检测。