[发明专利]一种高静水压环境下软材料的力学实验系统

说明书

本发明涉及一种高静水压环境下软材料的力学实验系统。本发明的力学实验系统包括压力罐、深水相机、拉力施加装置、测力装置和加压装置。本发明通过数字图像相关法结合弹簧测力计获得试件的变形并用深水相机记录实验过程；将整套单轴拉伸实验系统置于高静水压的压力罐环境中进行实验，为实验样品提供低温高压等极端实验环境。

技术领域

本发明涉及力学性能测试领域，尤其涉及一种高静水压环境下软材料的力学实验系统。

背景技术

材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下，承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征，现有的用于材料力学性能测试的装置普遍是在常规压力环境下开展材料的力学性能测试。

介电高弹体是一种电活性智能软材料，在电场作用下可以产生超过100％的可逆大应变，并具有能量密度高、响应速度快和成本低等优点，作为驱动器、能量收集器和柔性传感器等功能器件，在航空航天、软体机器人和智能仿生等工程领域具有很大的应用潜力。

随着软体机器人技术的不断探索，由介电高弹体驱动的软体机器人已经在深海环境中得以应用。与处于空气中相比，在低温高压中的深海环境中介电高弹体的力学性能会发生未知的改变。一般而言，材料的力学性能可以通过单轴拉伸实验较为简单而准确地得到，传统的单轴拉伸实验一般是在空气中进行，采用力传感器记录材料上的拉伸载荷。传统的单轴拉伸实验装置只能对材料施加单轴载荷一种外加载荷，而无法提供深海环境中的低温、高静水压力、导电、高盐和高腐蚀性等环境因素。因此传统的单轴拉伸实验装置和实验方法无法进行模拟深海环境的软体材料力学实验。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明目的在于克服传统单轴拉伸实验装置的拉力传感器无法在高静水压中工作以及无法模拟深海高静水压力环境的困难，提供一种可模拟深海环境中的软体材料在低温、高压和高盐等极端工况下的力学实验系统，而且还提供一种在高静水压环境中进行软体材料力学实验的方法。

本发明提供一种高静水压环境下软材料的力学实验系统，其特征在于，包括压力罐、深水相机、拉力施加装置、测力装置和加压装置；

所述拉力施加装置包括基座、下夹具、上夹具、深水电机、联轴器、滑块、丝杠、光杆1和中间板，所述深水电机固接在基座一端，所述中间板固接在底座中部，所述丝杠转动设置在中间板与底座之间，所述深水电机通过所述联轴器与所述丝杠转动连接，所述滑块设置有一螺纹通孔，所述滑块通过该螺纹通孔与所述丝杠螺纹连接，所述下夹具与所述滑块固定连接，所述上夹具与所述中间板固定连接；所述光杆固定设置在所述中间板与所述基座之间，所述滑块滑动设置在光杆上；

所述测力装置一端与所述底座固定连接，所述测力装置另一端与所述上夹具固定连接；

所述加压装置与所述压力罐流体连通。

进一步的，所述基座呈U型结构，所述基座包括上板、底板和下板，所述上板和所述下板分别与所述底座的两端固定连接或一体成型，所述光杆固定设置在所述中间板与所述下板之间。

进一步的，所述深水电机固接于上板靠近下板的一侧，所述丝杠与所述下板转动连接。

进一步的，所述测力装置包括弹簧测力计连接杆、弹簧测力计刻度盘和弹簧测力计指针，所述弹簧测力计连接杆与所述上夹具固定连接，所述弹簧测力计刻度盘与所述上板固定连接。

进一步的，所述加压装置包括液压泵、阀体、高压管路和水箱，所述液压泵一端与水箱连接，所述液压泵另一端通过阀体和高压管路与所述压力罐连接。

本发明的积极有益效果：