[实用新型]一种微尺度材料的拉扭组合测试装置

权利要求书

1.一种微尺度材料的拉扭组合测试装置，其特征在于，包括：微力加载机构、微力传感器、扭矩加载机构、微扭矩传感器、试样夹持单元、数据采集及处理单元；

所述试样夹持单元包括相互平行的第一夹具(6-1)及第二夹具(6-2)，分别用于夹持试样的两端；

所述扭矩加载机构包括第二步进电机(5)，其输出轴与第二夹具(6-2)连接，用于对所述试样施加扭转角；

所述微扭矩传感器包括激光位移传感器I，II(8-1,8-2)及其固定架I，II(13-1,13-2)、光靶(9)及挠性枢轴(10)；所述挠性枢轴(10)的前端的端面与微力传感器(11)的一端固定连接，后端的端面与所述第一夹具(6-1)固定连接；所述光靶(9)的中心点固定于挠性枢轴(10)的后端的侧面上，且所述光靶(9)的两端均设置有目标点；所述激光位移传感器I，II(8-1,8-2)分别用于测量所述光靶(9)两端的目标点的位移变化量；

所述微力加载机构包括第一步进电机(1)、滚珠丝杆平台及滑台(4)，所述第二步进电机(5)设置于所述滑台(4)上，所述滑台(4)与滚珠丝杆(3)连接；所述第一步进电机(1)的输出轴与所述滚珠丝杆(3)的一端连接，用于带动滚珠丝杆(3)旋转以改变其长度，从而带动所述滑台(4)及第二步进电机(5)产生沿滚珠丝杆的轴向位移，以对试样施加轴向的拉力或压力；所述微力传感器用于测量所述微力加载机构施加至试样的轴向拉力或压力；

所述数据采集及处理单元用于采集所述微力传感器及所述激光位移传感器I，II(8-1,8-2)的测量数据，并根据所述激光位移传感器I，II(8-1,8-2)的测量数据计算试样的扭矩。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光位移传感器I，II(8-1,8-2)的测量数据与所述试样的扭矩满足以下关系式：

Q＝kθ；

其中，k为挠性枢轴的扭转刚度系数，θ为所述第一夹具的偏转角，Δx₁和Δx₂分别为所述激光位移传感器I，II在试样发生扭转时测量的所述光靶两端的目标点的位移变化量，d为光靶两端的目标点之间的间距。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述微力传感器(11)的另一端通过微力传感器支架(12)固定于所述滚珠丝杆平台(2)的前端，所述第一步进电机安装在所述滚珠丝杆平台(2)的后端。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述挠性枢轴(10)的前端的端面通过第一中间连接件与微力传感器(11)的固定连接，后端的端面通过第二中间连接件与所述第一夹具(6-1)固定连接。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二步进电机(5)通过步进电机架(7)固定于所述滑台(4)上。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一夹具(6-1)、第二夹具(6-2)均为圆筒型。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集及处理单元包括A/D采集卡和计算机系统；所述微力传感器(11)与激光位移传感器I，II(8-1,8-2)的测量信号分别通过所述A/D采集卡的不同通道进行采集。