[发明专利]用于压电陶瓷力电耦合条件下的循环疲劳寿命的测试方法

摘要

本发明提供了一种用于压电材料力电耦合条件下的循环疲劳寿命的方法，在测试力学性能的同时加载电场，在样品的上下两端引入电路直接加载电场，通过循环交变应力+恒稳电场、恒稳应力+循环交变电场以及单调应力+恒稳电场等多种复合形式加载实现有效的力电场耦合作用，从而可测得力电耦合场下压电材料的循环疲劳寿命。本发明的测试方法简单，适用于小型片状材料，节省测试成本；在施加完循环疲劳后能直接测试材料的剩余强度，这样保持循环疲劳测试的位置和剩余强度性能的位置在同一点，确保测试结果有效，并获得压电材料在力电场耦合条件下的循环疲劳寿命。

主权项

一种用于压电陶瓷力电耦合条件下的循环疲劳寿命的测试方法，其使用的测试装置包括上导向模(2)，在上导向模(2)上设有高精度载荷传感器(1)，上导向模(2)设于下导向模(3)上，在下导向模(3)的下方设有下承载模(7)，待测试的样品(5)置于下承载模(7)上，在下导向模(3)与下承载模(7)之间设有上承载模(6)，压杆(4)的一端穿过下导向模(3)后连接上导向模(2)，另一端位于样品(5)的上方，在样品(5)的下方设有高精度位移传感器(8)，高精度位移传感器(8)设于下承载模(7)的内孔内，下导向模(3)、压杆(4)及下承载模(7)由良好导电的金属材料制得，下导向模(3)及下承载模(7)分别连接高压电源(9)的正极及负极，上承载模(6)由透明的绝缘的树脂材料制得，其特征在于，步骤为：步骤1、由高压电源(9)通过下导向模(3)及下承载模(7)向样品(5)施加交流电场或直流电场；步骤2、通过压杆(4)向样品(5)采用载荷控制的循环疲劳加载，加载的波形为正弦波，加载的频率范围为40‑100Hz，采样率的范围为0.1‑500pt/s；步骤3、对样品(5)加载一定循环周次后，循环疲劳加载结束，继续通过压杆(4)以一定加载速率向样品(5)加载力场直至样品(5)断裂，在加载过程中以一定采样频率记录通过高精度载荷传感器(1)及高精度位移传感器(8)得到的位移和载荷，计算得到断裂强度σf，该断裂强度σf即为剩余强度；步骤4、重复步骤2及步骤3，对另外至少2个样品(5)进行测试，当步骤1中加载的为交流电场时，测试时选择不同的循环周次，得到每个循环周次所对应的剩余强度，绘制循环周次‑剩余强度曲线，由剩余强度的变化趋势判据得到该循环力场/电场耦合作用下与样品(5)所对应的材料的疲劳寿命；当步骤1中加载的为直流电场时，测试时选择不同的直流电场强度，得到在不同直流电场强度下，一定循环周次所分别对应的剩余强度，绘制循环周次‑剩余强度曲线，由剩余强度的变化趋势判据得到该循环力场/电场耦合作用下与样品(5)所对应的材料的疲劳寿命。