專利名稱：基于液壓驅(qū)動方式的掃描電鏡下原位拉伸/壓縮測試平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機電領(lǐng)域，特別涉及一種基于液壓驅(qū)動方式的掃描電鏡下原位拉伸 /壓縮測試平臺。其可借助液壓驅(qū)動方式實現(xiàn)在掃描電子顯微鏡(SEM)的真空腔體內(nèi)的原位拉伸/壓縮測試，并與X射線衍射儀、原子力顯微鏡(AFM)、拉曼光譜儀及光學(xué)顯微鏡等具有開放式成像環(huán)境的儀器具有良好的結(jié)構(gòu)兼容性，在測試材料自身的力學(xué)性能基礎(chǔ)上，可開展在上述儀器的動態(tài)監(jiān)測下對應(yīng)應(yīng)力或應(yīng)變水平下材料的裂紋萌生、擴展、變形及破壞機制的深入研究，為揭示材料在微米尺度下的力學(xué)服役行為和變形損傷機制提供了測試手段。
背景技術(shù)：
材料的力學(xué)性能指的是各種不同工作情況(負載、扭矩、速度、溫度等)下，從開始受載荷作用直至失效破壞的全過程中所呈現(xiàn)出的力學(xué)特性，如彈性、塑性、強度、剛度、硬度、沖擊韌性、延伸性、持久極限和蠕變等，通過力學(xué)測試得到的重要力學(xué)參數(shù)有彈性模量、 屈服極限、抗拉強度、伸長率、硬度、沖擊韌性、疲勞極限、蠕變斷裂強度及應(yīng)力松弛等。拉伸模式下的材料力學(xué)性能測試是最直接、最有效的用于彈性模量、屈服極限、伸長率等力學(xué)參數(shù)測定的有效手段。
液壓技術(shù)應(yīng)用廣泛，它作為工業(yè)自動化的一種重要的基礎(chǔ)技術(shù)，已經(jīng)與傳感技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)緊密結(jié)合，形成并發(fā)展成為包括傳動、檢測、在線控制的綜合自動化技術(shù)。 液壓傳動相對于氣壓傳動及機械傳動方式具有明顯的優(yōu)點，具體表現(xiàn)為(1)在同等的體積下，液壓裝置能產(chǎn)生出更大的驅(qū)動力；在同等功率下，液壓裝置體積較小，功率密度大， 結(jié)構(gòu)緊湊，傳動環(huán)節(jié)較少；(2)液壓裝置傳動平穩(wěn)，由于其重量輕、慣性小，因此響應(yīng)速度較快，易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁換向；(3)液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護，液壓缸和液壓馬達都能長期在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作而不發(fā)生過熱；(4)液壓傳動易于實現(xiàn)自動化，對液壓油壓力、流量或流動方向均易于調(diào)控；(5)液壓系統(tǒng)設(shè)計、制造和使用維護方便，液壓元件屬于機械工業(yè)基礎(chǔ)件，以實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化；(6)液壓裝置能在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，亦可在運動過程中進行調(diào)速。同時，在材料的力學(xué)測試過程中，結(jié)合電子顯微鏡、X射線衍射儀、拉曼光譜儀、原子力顯微鏡和或光學(xué)顯微鏡等成像儀器對材料發(fā)生的微觀變形、損傷直至失效破壞的過程進行全程動態(tài)監(jiān)測，可對材料的微觀力學(xué)行為和變形損傷機制進行深入研究，并從中發(fā)現(xiàn)更為新穎的現(xiàn)象和規(guī)律，因受掃描電子顯微鏡等成像儀器的腔體空間限制，現(xiàn)有研究中的原位力學(xué)測試主要針對微構(gòu)件，因尺寸效應(yīng)的存在，用微構(gòu)件所表現(xiàn)出的力學(xué)性能表征宏觀材料缺乏一定的可信性，即就較大尺寸試件所開展的有關(guān)測試將更有利于研究材料及其制品服役狀態(tài)下的真實力學(xué)行為與變形損傷機制，進一步，目前掃描電鏡下的原位拉伸力學(xué)測試，主要借助商業(yè)化的扭轉(zhuǎn)試驗機進行的原位拉伸測試，針對微尺度構(gòu)件均基于微機電系統(tǒng)及聚焦離子束等工藝方法，且研究對象均為低維材料，如碳納米管、納米線及薄膜材料等，缺少對宏觀尺寸(薄膜材料或三維試件)的跨尺度原位力學(xué)測試，針對特征尺寸厘米級以上的材料，大多使用步進電機結(jié)合大減速比減速器的方式進行傳動，往往在特定空間尺寸內(nèi)實現(xiàn)的載荷量程不大，因此被測試件多局限于具有較寬尺寸薄膜材料，也難以深入研究載荷變化對三維宏觀材料力學(xué)行為和變形、損傷機制的影響規(guī)律。如上所述，利用液壓驅(qū)動方式研制的拉伸/壓縮模式下的材料性能測試平臺能在相對小體積空間下實現(xiàn)較大載荷，且能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速并無過多傳動環(huán)節(jié)，如能實現(xiàn)與掃描電子顯微鏡等成像儀器的兼容，就可在微觀尺度下研究載荷作用下宏觀材料的上述性能。因此，設(shè)計一種輸出載荷大、體積小巧、結(jié)構(gòu)緊湊，測試精度高，能夠利用電子顯微鏡等成像系統(tǒng)在線監(jiān)測，且針對特征尺寸厘米級以上宏觀試件進行拉伸/壓縮模式下的材料力學(xué)性能測試平臺已十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于液壓驅(qū)動方式的掃描電鏡下原位拉伸/壓縮測試平臺，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。其與kiss EVO 18掃描電子顯微鏡具有良好的結(jié)構(gòu)兼容性、真空兼容性和電磁兼容性，同時，亦可安裝于其他具有類似腔體結(jié)構(gòu)和成像條件的掃描電子顯微鏡中，此外，測試平臺與拉曼光譜儀、X射線衍射儀、原子力顯微鏡及光學(xué)顯微鏡等具有開放式載物及成像條件的儀器均具有結(jié)構(gòu)兼容性，可結(jié)合上述儀器對材料的裂紋萌生、擴展及變形、斷裂機制的深入研究，結(jié)合液壓伺服閥的精密流量控制，可實現(xiàn)超低速率下的拉伸測試。同時測試平臺可實現(xiàn)對載荷、位移信號的同步精密采集，并可自動擬合出材料在載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，進而對彈性模量、屈服極限、斷裂極限、伸長率等力學(xué)參數(shù)的準確評價。本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)
基于液壓驅(qū)動方式的掃描電鏡下原位拉伸/壓縮測試平臺，包括液壓驅(qū)動單元、載荷/ 位移信號檢測及控制單元以及夾持及支撐單元；所述液壓驅(qū)動單元由液壓缸11、油箱26、 濾油器27、電機觀、液壓泵四、溢流閥30、節(jié)流閥31及電液伺服閥32組成，其中，所述液壓缸11的輸出端活塞桿23通過活塞桿連接螺釘13分別于夾具體支撐架I 1及力傳感器支撐架8剛性連接，進油管路25與出油管路20分別與電液伺服閥32的輸出端連接，液壓驅(qū)動力由電機觀帶動液壓泵四將油箱26中的液壓油經(jīng)濾油器27運送至電液伺服閥32 的輸入端，溢流閥30及節(jié)流閥31分別置于在此液壓回路中；同時，通過電液伺服閥32的精密流量控制，使液壓缸11軸端的活塞桿23輸出不同速率的單軸異向往復(fù)運動；
所述載荷/位移信號檢測及控制單元由位移傳感器3及拉壓力傳感器7組成，其中，所述位移傳感器3的基體部分通過位移傳感器緊固螺釘33的壓緊方式與夾具體支撐架II 5 連接，位移傳感器3的前端彈性探頭通過探頭連接螺釘14與夾具體支撐架I 1剛性連接， 即位移傳感器3實際檢測到的變形量為用于夾持試件10的夾具體支撐架I、II 1、5之間的相對變形；所述拉壓力傳感器7的軸端外螺紋分別與夾具體支撐架II 5及力傳感器支撐架 8剛性連接，并與試件10同軸、共面安裝；同時，位移傳感器3與拉壓力傳感器7可分別為電液伺服閥32的精密流量反饋控制提供模擬量或數(shù)字量反饋源；
所述的夾持及支撐單元由光杠I、11 2、12、夾具體支撐架I、11 1、5、基座9直線軸承4、 壓板17、活塞桿緊固螺釘13、力傳感器支撐架8及試件10組成，其中，所述光杠I 2通過直線軸承4分別與夾具體支撐架I、II 1、5套接，所述光杠II 12通過直線軸承分別與夾具體支撐架I 1及力傳感器支撐架8套接，所述光杠I、II 2、12的軸端部分安裝于基座9及光杠壓板15之間，并通過光杠緊固螺釘6壓緊。本發(fā)明所述的夾具體支撐架I、II 1、5及壓板17與試件10的接觸面均帶有滾花狀的陣列結(jié)構(gòu)，用于提高夾持的可靠性及穩(wěn)定性。本發(fā)明所述的液壓缸11的缸桶21兩端分別連接端蓋18，并通過端蓋密封圈19與活塞桿23套接；在活塞22與缸桶21間設(shè)置活塞密封圈M ；活塞桿23分別與夾具體支撐架I 1及力傳感支撐架8剛性連接，通過電液伺服閥32的精密流量控制，實現(xiàn)液壓缸11的兩組活塞桿23的精密單軸異向同速運動，結(jié)合掃描電子顯微鏡等成像儀器的原位觀測，在進行拉伸或壓縮測試過程中，可確保被測試件10的擬定觀測點始終處于成像視野區(qū)域的中央。利用此液壓驅(qū)動方式，可實現(xiàn)超過5000N的輸出載荷，亦可實現(xiàn)在20mm以上范圍內(nèi)的無級調(diào)速功能。本發(fā)明所述的光杠I、II 2、12通過四組直線軸承4分別與夾具體支撐架I、II 1、 5及力傳感器支撐架8套接，在拉伸/壓縮測試過程中夾具體支撐架I、II 1、5及力傳感器支撐架8分別通過直線軸承4導(dǎo)向，從而確保試件10及拉壓力傳感器7處于單軸拉伸/壓縮狀態(tài)，亦可確保位移傳感器3所檢測的位移為試件10在單軸拉壓載荷作用下的軸向變形量。本發(fā)明所述的基座9及光杠壓板15與光杠I、II 2、12的接觸面均設(shè)置半圓形凹槽，以便光杠I、II 2、12及測試平臺主體部分可整體安裝于基座9上，并通過光杠緊固螺釘 6進行壓緊。本發(fā)明所述的測試平臺主體尺寸為145mmX38mmX 104mm，與Zeiss EVO 18型掃描電子顯微鏡具有良好的結(jié)構(gòu)兼容性、真空兼容性及電磁兼容性，亦可安裝于X射線衍射儀、拉曼光譜儀、光學(xué)顯微鏡及原子力顯微鏡的載物平臺上，亦可與上述具有開放式成像環(huán)境的儀器具有結(jié)構(gòu)兼容性。本發(fā)明的有益效果在于與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過電液伺服閥控制帶有雙活塞桿的液壓缸來實現(xiàn)單軸異向的拉伸/壓縮運動，同時，本發(fā)明體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，輸出載荷大，可實現(xiàn)超過5000N的加載能力及20mm以上的拉伸/壓縮行程，可實現(xiàn)無級變速的應(yīng)變速率，與kiss EVO 18型掃描電子顯微鏡兼容使用，應(yīng)用范圍廣泛，亦可安裝于其他具有類似腔體結(jié)構(gòu)和成像條件的掃描電子顯微鏡中，此外，測試平臺與拉曼光譜儀、X射線衍射儀、原子力顯微鏡及光學(xué)顯微鏡等具有開放式載物及成像條件的儀器均具有結(jié)構(gòu)兼容性，可結(jié)合上述儀器對材料的裂紋萌生、擴展及變形、斷裂機制的深入研究?？稍趉iss EVO 18型掃描電子顯微鏡下對材料的裂紋萌生、擴展及變形、斷裂機制的深入研究，結(jié)合液壓伺服控制系統(tǒng)的精密流量控制，可實現(xiàn)超低速率下的拉伸/壓縮測試。同時測試平臺可實現(xiàn)對載荷、位移信號的同步精密采集，并可自動擬合出材料在載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線，進而對彈性模量、屈服極限、斷裂極限、伸長率等力學(xué)參數(shù)進行準確評價。相比現(xiàn)有研究中基于微機電系統(tǒng)及聚焦離子束等工藝方法所進行測試的納米管、 線等微構(gòu)件，以及利用步進電機結(jié)合較大減速比針對具有宏觀寬度的薄膜材料所進行的力學(xué)測試，本發(fā)明所針對的測試對象為特征尺寸厘米級以上宏觀試件，因其避免尺寸效應(yīng)的問題，因此測試結(jié)果更具有可靠性和可信性。同時，并通過載荷/位移信號的同步檢測，結(jié)合相關(guān)算法，亦可自動擬合生成載荷作用下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。綜上所述，本發(fā)明對豐富原位力學(xué)測試內(nèi)容和促進材料力學(xué)性能測試技術(shù)及裝備具有重要的理論意義和良好的應(yīng)用開發(fā)前途。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。圖1為本發(fā)明的整體外觀結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的俯視示意圖3為本發(fā)明的主視示意圖； 圖4為本發(fā)明的液壓缸的剖視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明的液壓缸的整體外觀結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明的液壓控制系統(tǒng)的回路結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.夾具體支撐架I、2.光杠I、3.位移傳感器、4.直線軸承、5.夾具體支撐架II、6.光杠緊固螺釘、7.拉壓力傳感器、8.力傳感器支撐架、9.基座、10.試件、 11.液壓缸、12.光杠II、13.活塞桿連接螺釘、14.探頭連接螺釘、15.光杠壓板、16.壓板緊固螺釘、17.壓板、18.端蓋、19.端蓋密封圈、20.出油管路、21.缸桶、22.活塞、 23.活塞桿、24.活塞密封圈、25.進油管路、26.油箱、27.濾油器、28.電機、29.液壓泵、30.溢流閥、31.節(jié)流閥、32.電液伺服閥、33.位移傳感器緊固螺釘。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的詳細內(nèi)容及其具體實施方式
。參見圖1至圖6，本發(fā)明的基于液壓驅(qū)動方式的掃描電鏡下原位拉伸/壓縮測試平臺，包括液壓驅(qū)動單元、載荷/位移信號檢測及控制單元以及夾持及支撐單元；所述液壓驅(qū)動單元由液壓缸11、油箱26、濾油器27、電機觀、液壓泵四、溢流閥30、節(jié)流閥31及電液伺服閥32組成，其中，所述液壓缸11的輸出端活塞桿23通過活塞桿連接螺釘13分別于夾具體支撐架I 1及力傳感器支撐架8剛性連接，進油管路25與出油管路20分別與電液伺服閥32的輸出端連接，液壓驅(qū)動力由電機觀帶動液壓泵四將油箱沈中的液壓油經(jīng)濾油器27運送至電液伺服閥32的輸入端，溢流閥30及節(jié)流閥31分別置于在此液壓回路中； 同時，通過電液伺服閥32的精密流量控制，使液壓缸11軸端的活塞桿23輸出不同速率的單軸異向往復(fù)運動；
所述載荷/位移信號檢測及控制單元由位移傳感器3及拉壓力傳感器7組成，其中，所述位移傳感器3的基體部分通過位移傳感器緊固螺釘33的壓緊方式與夾具體支撐架II 5 連接，位移傳感器3的前端彈性探頭通過探頭連接螺釘14與夾具體支撐架I 1剛性連接， 即位移傳感器3實際檢測到的變形量為用于夾持試件10的夾具體支撐架I、II 1、5之間的相對變形；所述拉壓力傳感器7的軸端外螺紋分別與夾具體支撐架II 5及力傳感器支撐架 8剛性連接，并與試件10同軸、共面安裝；同時，位移傳感器3與拉壓力傳感器7可分別為電液伺服閥32的精密流量反饋控制提供模擬量或數(shù)字量反饋源；
所述的夾持及支撐單元由光杠I、11 2、12、夾具體支撐架I、11 1、5、基座9直線軸承4、 壓板17、活塞桿緊固螺釘13、力傳感器支撐架8及試件10組成，其中，所述光杠I 2通過直
6線軸承4分別與夾具體支撐架I、11 1、5套接，所述光杠II 12通過直線軸承分別與夾具體支撐架I 1及力傳感器支撐架8套接，所述光杠I、II 2、12的軸端部分安裝于基座9及光杠壓板15之間，并通過光杠緊固螺釘6壓緊。本發(fā)明所述的夾具體支撐架I、II 1、5及壓板17與試件10的接觸面均帶有滾花狀的陣列結(jié)構(gòu)，用于提高夾持的可靠性及穩(wěn)定性。參見圖4及圖5，本發(fā)明所述的液壓缸11的缸桶21兩端分別連接端蓋18，并通過端蓋密封圈19與活塞桿23套接；在活塞22與缸桶21間設(shè)置活塞密封圈M ；活塞桿23分別與夾具體支撐架I 1及力傳感支撐架8剛性連接，通過電液伺服閥32的精密流量控制， 實現(xiàn)液壓缸11的兩組活塞桿23的精密單軸異向同速運動，結(jié)合掃描電子顯微鏡等成像儀器的原位觀測，在進行拉伸或壓縮測試過程中，可確保被測試件10的擬定觀測點始終處于成像視野區(qū)域的中央。利用此液壓驅(qū)動方式，可實現(xiàn)超過5000N的輸出載荷，亦可實現(xiàn)在 20mm以上范圍內(nèi)的無級調(diào)速功能。本發(fā)明所述的光杠I、II 2、12通過四組直線軸承4分別與夾具體支撐架I、II 1、 5及力傳感器支撐架8套接，在拉伸/壓縮測試過程中夾具體支撐架I、II 1、5及力傳感器支撐架8分別通過直線軸承4導(dǎo)向，從而確保試件10及拉壓力傳感器7處于單軸拉伸/壓縮狀態(tài)，亦可確保位移傳感器3所檢測的位移為試件10在單軸拉壓載荷作用下的軸向變形量。本發(fā)明所述的基座9及光杠壓板15與光杠I、II 2、12的接觸面均設(shè)置半圓形凹槽，以便光杠I、II 2、12及測試平臺主體部分可整體安裝于基座9上，并通過光杠緊固螺釘 6進行壓緊。本發(fā)明所述的測試平臺主體尺寸為145mmX38mmX 104mm，與Zeiss EVO 18型掃描電子顯微鏡具有良好的結(jié)構(gòu)兼容性、真空兼容性及電磁兼容性，亦可安裝于X射線衍射儀、拉曼光譜儀、光學(xué)顯微鏡及原子力顯微鏡的載物平臺上，亦可與上述具有開放式成像環(huán)境的儀器具有結(jié)構(gòu)兼容性。參見圖1至圖5，本發(fā)明所涉及的基于液壓驅(qū)動方式的掃描電鏡下原位拉伸/壓縮測試平臺，該裝置主體部分的整體尺寸為145mmX38mmX 104mm，是根據(jù)kiss EVO 18掃描電鏡的真空腔體尺寸和成像條件所設(shè)計的，同時可與主流成像儀器的兼容使用，即可安裝于各種主流掃描電子顯微鏡和其他成像儀器的腔體內(nèi)或載物臺上。測試裝置中具體的元器件和具體型號為電液伺服閥32的型號為M0G072、拉壓力傳感器7的型號為UNIPULSE 5000N、位移傳感器3的型號為WYM-I型。拉伸/壓縮測試過程中，位移傳感器3及拉壓力傳感器7用于對載荷/位移信號的同步精密檢測，兩路傳感器分別具有的5000N及20mm的量程，經(jīng)過細分處理之后，兩路信號能夠達到的測試分辨率分別為IN及1 μ m，載荷/位移模擬或數(shù)字信號可為電液伺服閥32的精密流量閉環(huán)控制提供反饋源，被測試件10的長度范圍為8-40mm，最大寬度可達6mm。本發(fā)明在具體的測試過程前，需要對被測試件10通過線切割等加工方式試制出特定形狀，必要時可在被測試件10的最小截面處預(yù)制出缺口以形成應(yīng)力集中區(qū)，便于對材料裂紋萌生及擴展的原位觀測，同時被測試件需要做單拋處理，或通過化學(xué)腐蝕等處理方式得到特定的金相，然后將被測試件安裝于夾具體支撐架I、II 1、5帶有滾化狀結(jié)構(gòu)的表面處，并通過壓板17及壓板緊固螺釘16進行壓緊以完成夾持動作，在夾持過程中，試件10
7的夾持部分寬度與壓板緊固螺釘16的兩條內(nèi)母線的距離一致，以此保證試件10的同軸定位。具體測試過程中，由電機觀帶動液壓泵四旋轉(zhuǎn)，液壓泵四從油箱沈經(jīng)過濾油器27 吸油，液壓油通過節(jié)流閥31進入電液伺服閥32中，并通過精密流量控制經(jīng)進油管25進入液壓缸的無桿腔內(nèi)，進而推動兩組活塞桿25實現(xiàn)同軸異向的同步直線運動，同時，測試過程中試件10所受的精密拉伸力由拉壓力傳感器7進行檢測；同時試件的拉伸變形量由位移傳感器3同步拾取，兩路信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換并進行必要的信號調(diào)理后送入計算機。在測試的整個過程中，被測試件10在載荷作用下材料的變形損傷情況由高放大倍率的掃描電子顯微鏡成像系統(tǒng)進行動態(tài)監(jiān)測，并可同時記錄圖像，結(jié)合上位機調(diào)試軟件亦可實時獲取表征材料力學(xué)性能的載荷-變形曲線、應(yīng)力-應(yīng)變曲線、彈性模量、屈服極限、伸長率等重要力學(xué)參數(shù)。 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于液壓驅(qū)動方式的掃描電鏡下原位拉伸/壓縮測試平臺，其特征在于包括液壓驅(qū)動單元、載荷/位移信號檢測及控制單元以及夾持及支撐單元；所述液壓驅(qū)動單元由液壓缸(11)、油箱(26)、濾油器(27)、電機(28)、液壓泵(29)、溢流閥(30)、節(jié)流閥 (31)及電液伺服閥(32)組成，其中，所述液壓缸(11)的輸出端活塞桿(23)通過活塞桿連接螺釘(13)分別于夾具體支撐架I (1)及力傳感器支撐架(8)剛性連接，進油管路(25)與出油管路(20)分別與電液伺服閥(32)的輸出端連接，液壓驅(qū)動力由電機(28)帶動液壓泵 (29)將油箱(26)中的液壓油經(jīng)濾油器(27)運送至電液伺服閥(32)的輸入端，溢流閥(30) 及節(jié)流閥(31)分別置于在此液壓回路中；同時，通過電液伺服閥(32)的精密流量控制，使液壓缸(11)軸端的活塞桿(23)輸出不同速率的單軸異向往復(fù)運動；所述載荷/位移信號檢測及控制單元由位移傳感器(3)及拉壓力傳感器(7)組成，其中，所述位移傳感器(3)的基體部分通過位移傳感器緊固螺釘(33)與夾具體支撐架II (5) 連接，位移傳感器(3)的前端彈性探頭通過探頭連接螺釘(14)與夾具體支撐架I (1)剛性連接，即位移傳感器(3)實際檢測到的變形量為用于夾持試件(10)的夾具體支撐架I、II (1、5)之間的相對變形；所述拉壓力傳感器(7)的軸端外螺紋分別與夾具體支撐架II (5)及力傳感器支撐架(8)剛性連接，并與試件(10)同軸、共面安裝；同時，位移傳感器(3)與拉壓力傳感器(7)可分別為電液伺服閥(32)的精密流量反饋控制提供模擬量或數(shù)字量反饋源；所述的夾持及支撐單元由光杠I、II (2、12)、夾具體支撐架I、II (1、5)、基座(9)直線軸承(4)、壓板(17)、活塞桿緊固螺釘(13)、力傳感器支撐架(8)及試件(10)組成，其中，所述光杠1(2)通過直線軸承(4 )分別與夾具體支撐架I、II (1、5 )套接，所述光杠II (12 )通過直線軸承分別與夾具體支撐架I (1)及力傳感器支撐架(8)套接，所述光杠I、11(2、12) 的軸端部分安裝于基座(9)及光杠壓板(15)之間，并通過光杠緊固螺釘(6)壓緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液壓驅(qū)動方式的掃描電鏡下原位拉伸/壓縮測試平臺， 其特征在于所述的夾具體支撐架I、II (1、5)及壓板(17)與試件(10)的接觸面均帶有滾花狀的陣列結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液壓驅(qū)動方式的掃描電鏡下原位拉伸/壓縮測試平臺， 其特征在于所述的液壓缸(11)的缸桶(21)兩端分別連接端蓋(18)，并通過端蓋密封圈 (19)與活塞桿(23)套接；在活塞(22)與缸桶(21)間設(shè)置活塞密封圈(24)；活塞桿(23)分別與夾具體支撐架I (1)及力傳感支撐架(8)剛性連接，通過電液伺服閥(32)的精密流量控制，實現(xiàn)液壓缸(11)的兩組活塞桿(23)的精密單軸異向同速運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液壓驅(qū)動方式的掃描電鏡下原位拉伸/壓縮測試平臺， 其特征在于所述的光杠I、II (2,12)通過四組直線軸承(4)分別與夾具體支撐架I、II (1、5)及力傳感器支撐架(8)套接，夾具體支撐架I、II (1、5)及力傳感器支撐架(8)分別通過直線軸承(4)導(dǎo)向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液壓驅(qū)動方式的掃描電鏡下原位拉伸/壓縮測試平臺， 其特征在于所述的基座(9)及光杠壓板(15)與光杠I、II (2、12)的接觸面均設(shè)置半圓形凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的基于液壓驅(qū)動方式的掃描電鏡下原位拉伸/ 壓縮測試平臺，其特征在于所述的測試平臺主體尺寸為145mmX38mmX 104mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于液壓驅(qū)動方式的掃描電鏡下原位拉伸/壓縮測試平臺，屬于機電領(lǐng)域。包括由液壓缸、油箱、濾油器、電機、液壓泵、溢流閥、節(jié)流閥及電液伺服閥組成的液壓驅(qū)動單元；由位移傳感器及拉壓力傳感器組成的載荷/位移信號檢測及控制單元；由光杠、夾具體支撐架、基座直線軸承、壓板、力傳感器支撐架及試件組成的夾持及支撐單元。優(yōu)點在于體積小巧、結(jié)構(gòu)緊湊、輸出載荷大，可實現(xiàn)無級變速加載，與光學(xué)顯微鏡、拉曼光譜儀及X射線衍射儀等具有開放式空間結(jié)構(gòu)的顯微成像系統(tǒng)均具有良好的結(jié)構(gòu)兼容性，亦可結(jié)合上述儀器，開展對特征尺寸厘米級試件在拉伸/壓縮載荷作用下的微觀力學(xué)行為和變形損傷機制進行深入研究。
文檔編號G01N3/04GK102435493SQ20111041040
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者萬順光, 李秦超, 王開廳, 胡曉利, 趙宏偉, 馬志超, 黃虎 申請人:吉林大學(xué)