專利名稱：跨尺度微納米級原位拉伸壓縮力學(xué)性能測試平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種跨尺度微納米級原位拉伸/壓縮力學(xué)性能測試平臺?？蓪Σ牧系奈⒂^變形、損傷和斷裂過程進行原位監(jiān)測，為揭示材料在納米尺度下的力學(xué)特性和損傷機制提供測試方法。
背景技術(shù)：
原位納米力學(xué)測試是指在納米尺度下對試件材料進行力學(xué)性能測試中，通過電子顯微鏡、原子力顯微鏡和或光學(xué)顯微鏡等儀器對載荷作用下材料發(fā)生的微觀變形損傷進行全程動態(tài)監(jiān)測的一種力學(xué)測試技術(shù)。該技術(shù)深入的揭示了各類材料及其制品的微觀力學(xué)行為、損傷機理及其與載荷作用和材料性能間的相關(guān)性規(guī)律。在諸多納米力學(xué)測試的范疇中， 彈性模量、硬度、斷裂極限等參數(shù)是微構(gòu)件力學(xué)特性測試中的最主要的測試對象，針對這些力學(xué)量產(chǎn)生了多種測試方法，如拉伸/壓縮法，扭轉(zhuǎn)法、彎曲法、納米壓痕法和鼓膜法等，其中以原位拉伸/壓縮測試方法能較全面的反應(yīng)構(gòu)件的強度特性，并能最直觀的測量材料彈性模量、屈服極限和斷裂強度等重要力學(xué)參數(shù)。當前原位納米拉伸/壓縮測試的研究尚處萌芽狀態(tài)，具體表現(xiàn)在(1)受到原子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等的腔體空間的限制，目前的多數(shù)研究都集中在以微/納機電系統(tǒng)工藝為基礎(chǔ)，對納米管、納米線以及薄膜材料等極微小結(jié)構(gòu)的單純原位納米拉伸測試上，缺少對宏觀尺寸(薄膜材料或三維試件)的跨尺度原位納米力學(xué)測試的深入研究，從而嚴重阻礙了學(xué)術(shù)界對較大尺寸元件的微觀力學(xué)行為和損傷機制的新現(xiàn)象、新規(guī)律的發(fā)現(xiàn)；(2)從測試手段和方法上來說，主要借助商業(yè)化的納米壓痕儀進行的原位納米壓痕測試和原為納米拉伸儀進行的原位拉伸測試，兩種方法均存在設(shè)備費用昂貴， 測試方法單一，測試內(nèi)容乏善可陳的特點，對結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧的拉壓兩用的原位測試裝置鮮有提及，極大制約了研究的深入與發(fā)展。在原為納米拉伸/壓縮測試技術(shù)應(yīng)用之前，拉伸試驗一般是在材料試驗機上的離位測試。試驗機依規(guī)定的速率均勻地拉伸試樣，由試驗機繪出載荷-伸長曲線，進而得到載荷作用下應(yīng)力應(yīng)變曲線圖，因此，最初的拉伸機是將材料拉斷后，得出材料的屈服極限及強度極限。傳統(tǒng)拉伸機針對的都是宏材尺度試件，未涉及材料納米尺度范疇的力學(xué)性能研究， 亦未涉及到高分辨率顯微成像系統(tǒng)下的原位觀測。因此，設(shè)計一種體積小、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)測宏觀試件在載荷作用下的微觀變形和損傷過程的拉伸/壓縮平臺已十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題和可利用的技術(shù)手段，本發(fā)明的目的在于針對上述問題提供一種用于跨尺度原位納米力學(xué)測試的拉伸/壓縮平臺，該平臺具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，測試精度高，剛度高的特點，可通過原位拉伸/壓縮測試獲得材料的彈性模量、屈服極限和強度極限等力學(xué)參數(shù)，對材料的微觀變形、損傷和斷裂過程進行原位監(jiān)測，為揭示材料在納米尺度下的力學(xué)特性和損傷機制提供了測試手段。本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)，結(jié)合


如下一種跨尺度微納米級原位拉伸/壓縮力學(xué)性能測試平臺，主要由精密驅(qū)動單元、 信號檢測控制單元、三自由度手動調(diào)整單元和裝夾及支撐單元組成，所述的精密驅(qū)動單元中的直流伺服電機1通過聯(lián)軸器32與一級蝸桿22連接，一級蝸桿22與二級蝸桿20垂直布置，且與固定在二級蝸桿20上的一級渦輪18-3相嚙合，二級蝸桿20與固定在左、右精密滾珠絲杠10-1、10-2上的左、右二級蝸輪18-1、18-2相嚙合，左、右方螺母13_2、13_1分別與左、右精密滾珠絲杠10-1、10-2螺紋連接，并固定在方螺母上架12上，左、右精密滾珠絲杠10-1、10-2和一、二級蝸桿22、20分別通過絲杠固定支撐和蝸桿軸承座固定在Z向調(diào)整上楔形塊33上，所述的信號檢測單元包括位移傳感器15、力傳感器4和固連在直流伺服電機1上的編碼器3，所述的三自由度手動調(diào)整單元包括與X-Y手動平臺下層主體基座30連接的Y向手動調(diào)整旋鈕25-2、與X-Y手動平臺上層主體基座洲連接的X向手動調(diào)整旋鈕 25-1和與Z向調(diào)整下楔形塊四連接的Z向手動調(diào)整螺釘21，Z向調(diào)整下楔形塊四與Z向調(diào)整上楔形塊33滑動配合。所述的位移傳感器15采用接觸式電容位移傳感器，它通過位移傳感器支座14固定于方螺母上架12上，位移傳感器15前端彈性探頭與剛性連接在左、右絲杠前固定支撐 2-3,2-4上的絲杠固定支撐上架16相接觸；所述的力傳感器4采用拉壓力傳感器，它分別與力傳感器前端擋板7和后端擋板5通過力傳感器緊固螺釘6-1、6-2剛性連接，力傳感器前端擋板7置于左、右絲杠后固定支撐2-2、2-1上，后端擋板5與ζ向調(diào)整上楔形快33為同一整體；所述的編碼器3與直流伺服電機1緊固連接并固定安裝于ζ向調(diào)整上楔形塊33 上。裝卡及支撐單元中的試件后夾頭8-1和試件前夾頭8-2通過夾頭緊固銷釘11分別固定在力傳感器前端擋板7和方螺母上架12上的凹槽內(nèi)，試件9通過短銷裝夾在在試件后夾頭8-1和試件前夾頭8-2對應(yīng)端的凹槽內(nèi)，試件前、后夾頭8-1、8-2視試件9不同的結(jié)構(gòu)與形狀進行配套更換。位移傳感器15的前端彈性探頭的伸縮方向與試件9在載荷作用下的伸縮方向相同，以保證位移信號檢測的準確性，所述的力傳感器4的受力方向與試件9受力方向相同， 以保證載荷信號檢測的準確性。所述的左、右精密滾珠絲杠10-1、10-2結(jié)構(gòu)相同且與二級蝸桿20垂直布置，左、右方螺母13-2、13-1結(jié)構(gòu)相同。所述的X向手動調(diào)整旋鈕25-1通過左萬向節(jié)M-I和左連接銷軸23-1連接驅(qū)動 X-Y手動平臺下層主體基座30內(nèi)部的齒輪齒條機構(gòu)，調(diào)整測試平臺前后水平位移，Y向手動調(diào)整旋鈕25-2通過右萬向節(jié)M-2、右連接銷軸23-2、相互嚙合的主動導(dǎo)向錐齒輪27_1和從動導(dǎo)向錐齒輪27-2以及銷軸沈連接驅(qū)動X-Y手動平臺上層主體基座觀內(nèi)部的齒輪齒條機構(gòu)，調(diào)整測試平臺左右水平位移；Z向調(diào)整下楔形塊四由與其連接的Z向手動調(diào)整螺釘21驅(qū)動前后移動調(diào)整測試平臺高度。X-Y手動平臺下層主體基座30與底板31固連，并通過緊固螺釘與電鏡腔體密封擋板的底層支架剛性連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，測試精度高，應(yīng)變速率可控， 與各種主流電子顯微鏡真空腔體匹配，應(yīng)用范圍廣泛，可以對各種材料的宏觀試件進行跨尺度原位試驗，并可實現(xiàn)連續(xù)、間歇等多種拉伸和壓縮加載方式，對材料及其制品在載荷在下的微觀變形進行動態(tài)觀測，以揭示材料在納米尺度下的力學(xué)行為和損傷機制。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)明對豐富原位納米力學(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。

圖1是該測試平臺整體外觀結(jié)構(gòu)圖。圖2是該測試平臺的主視圖。圖3是圖2的俯視圖。圖4是圖2的左視圖。其中1.直流伺服電機 2-2、2-1.左右絲杠后固定支撐 2-3、2_4.左右絲杠前固定支撐 3.編碼器 4.力傳感器 5.力傳感器后端擋板 6-2、6-1.力傳感器緊前后固螺釘 7.力傳感器前端擋板 8-2、8-1.試件前后夾頭 9.試件 10-1、10-2.左右精密滾珠絲杠11.夾頭緊固銷釘12.方螺母上架13-1、13-2.左右方螺母14.位移傳感器支座15.位移傳感器16.絲杠固定支撐上架17-1.方螺母上架緊固螺釘17-2. 精密滾珠絲杠緊固螺釘17-3. —級蝸桿軸承座緊固螺釘 17-4.絲杠固定支撐緊固螺釘 17-5.底板緊固螺釘18-1、18-2. 二級左右渦輪 18-3. —級渦輪 19_1、19_2. 二級蝸桿左右軸承座 19-3. —級蝸桿軸承座20. 二級蝸桿21.楔形快調(diào)整螺釘22. —級蝸桿 23-1左連接銷軸23-2.右連接銷軸24-1.左萬向節(jié)組24-2.右萬向節(jié)組25-1.左手動調(diào)整旋鈕25-2.右手動調(diào)整旋鈕26.銷軸27-1.主動導(dǎo)向錐齒輪27-2.從動導(dǎo)向錐齒輪^.χ-y手動平臺上層主體基座29. Z向調(diào)整下楔形塊30. x-y手動平臺下層主體基座31.底板32.聯(lián)軸器33. Z向調(diào)整上楔形塊
具體實施例方式下面結(jié)合附圖所示實例進一步說明本發(fā)明的詳細內(nèi)容及其具體實施方式
。參閱附圖1、2、3、4，本發(fā)明所述的一種跨尺度微納米級原位拉伸/壓縮力學(xué)性能測試平臺，主要由精密驅(qū)動單元、信號檢測控制單元、三自由度手動調(diào)整單元、裝夾及支撐單元組成。其中的精密驅(qū)動單元由直流伺服電機1通過聯(lián)軸器32與一級蝸輪18-3蝸桿22 連接，并由二級左右蝸輪18-1、18-2、二級蝸桿20及左右精密滾珠絲杠10-1、10-2將直流伺服電機1輸出的旋轉(zhuǎn)運動進行減速增距以提供大的拉伸/壓縮力和超低應(yīng)變速度，其中一級蝸桿22和二級蝸桿20分別通過一級蝸桿軸承座19-3和二級蝸桿左右軸承座19-1、19-2 固定安裝在ζ向調(diào)整上楔形塊33上，左右精密滾珠絲杠10-1、10-2分別通過左右絲杠前固定支撐2-3、2-4和左右絲杠后固定支撐2-2、2-1固定安裝在ζ向調(diào)整上楔形塊33上，左右方螺母13-2、13-1通過8組方螺母上架緊固螺釘17-1連接于方螺母上架12上。其中的信號檢測單元由位移傳感器15通過位移傳感器支座14通過粘接方式連接在方螺母上架12 上，位移傳感器15的前端彈性探頭與通過精密滾珠絲杠緊固螺釘17-2剛性連接在左右絲杠前固定支撐2-3、2-4上的絲杠固定支撐上架16相接觸，其中力傳感器4分別與力傳感器前端擋板7和后端擋板5通過力傳感器前后緊固螺釘6-2、6-1剛性連接，力傳感器后端擋板5與ζ向調(diào)整上楔形快33為同一整體，其中編碼器3與直流伺服電機1緊固連接并固定安裝于ζ向調(diào)整上楔形塊33上。其中的的三自由度手動調(diào)整單元由χ-y手動調(diào)整平臺上下層主體基座觀、30、主動導(dǎo)向錐齒輪27-1、從動導(dǎo)向錐齒輪27-2、左右手動調(diào)整旋鈕25_1、 25-2及Z向調(diào)整上、下楔形塊33、29、楔形快調(diào)整螺釘21等組成，其中楔形塊調(diào)整螺釘21 與ζ向調(diào)整下楔形塊四接觸，左右手動調(diào)整旋鈕25-1、25-2分別通過左右萬向節(jié)組M-1、 24-2及左右連接銷軸23-1、23-2與Z向調(diào)整上、下楔形塊33、四連接，銷軸沈與Z向調(diào)整下楔形塊33連接用于安裝從動導(dǎo)向錐齒輪27-2。其中的裝夾及支撐單元由前后試件夾頭 8-2、8-1、左右絲杠前固定支撐2-3、2-4和左右絲杠后固定支撐2_2、2_1、位移傳感器支座 14及力傳感器后端擋板5、試件9、一級蝸桿軸承座19-3和二級蝸桿左右軸承座19-1、19-2 等組成，其中前后試件夾頭8-2、8-1通過八組夾頭緊固銷釘11固定在方螺母上架12上，其固定溝槽和短銷結(jié)構(gòu)用于安裝試件9，通過緊固螺釘在ζ向調(diào)整上楔形塊33上分別固定安裝有三組蝸桿軸承座和四組絲杠固定支撐。x_y手動平臺下層主體基座固定安裝在底板31 上并通過鎖緊螺釘17-5與顯微成像系統(tǒng)腔體密封擋板的底層支架剛性連接。所述的直流伺服電機1為精密可控驅(qū)動單元，配合高線數(shù)的編碼器3和一級渦輪蝸桿副和二級渦輪蝸桿副，可實現(xiàn)超低速的精確旋轉(zhuǎn)運動輸出，結(jié)合兩組小導(dǎo)程左右精密滾珠絲杠10-1、10-2，可實現(xiàn)超低速轉(zhuǎn)靜態(tài)加載方式，給定直流伺服電機1脈沖，亦可實現(xiàn)連續(xù)超低速加載和步進加載等模式。所述的一級渦輪蝸桿副和二級渦輪蝸桿副可實現(xiàn)驅(qū)動運動的正向加載和逆向自鎖，可以在直流伺服電機1停止轉(zhuǎn)動或突然掉電的情況下保持自鎖的機械特性，確保了原有的測試位置。所述的方螺母上架12和力傳感器前端擋板7的等寬、等深凹槽結(jié)構(gòu)用于放置相同工藝加工的等寬、等厚的前后試件夾頭8-2、8-1，并在前后試件夾頭8-2、8-1上端銑削出帶有短銷的凹槽用以裝夾試件9，以保證拉伸/壓縮過程的同軸性和共面性，同時，針對不同形狀和結(jié)構(gòu)的試件9，可配套更換一組前后試件夾頭8-2、8-1，保證對不同形狀被測試件的通用性。所述的三自由度手動調(diào)整單元可實現(xiàn)水平面和高度的自由調(diào)節(jié)。其中大直徑左右手動調(diào)整旋鈕25-1、25-2通過電鏡腔體密閉擋板上的光孔，在真空腔體外分別通過左右萬向節(jié)組M-l、24-2及左右連接銷軸23-1、23-2與χ-y手動平臺上下層主體基座觀、30內(nèi)部的齒輪齒條副連接，即可方便的在電鏡的真空腔體外手動自由調(diào)節(jié)測試平臺的水平位置。 此外，通過采用、通過調(diào)整楔形快調(diào)整螺釘21的旋入長度，可推動Z向調(diào)整上楔形塊33輸出直線運動，進而調(diào)整Z向調(diào)整上楔形塊四的高度，以符合不同類型顯微成像系統(tǒng)對成像的水平區(qū)域和豎直高度要求。所述的信號檢測單元包括用于檢測納米級位移信號的位移傳感器15(型號為 WYM-I型)和高精度力傳感器4 (型號為UNCLB-5000型)，位移傳感器15的主體結(jié)構(gòu)固定安裝于通過粘接方式連接在方螺母上架12上的位移傳感器支座14上，位移傳感器15的前端探頭的伸縮與固定連接在左右絲杠前支撐2-3、2-4上的大剛度絲杠固定支撐上架16相接觸，位移傳感器15的探頭的伸縮方向與試件9的拉伸/壓縮方向相同，以保證位移信號檢測的準確性，力傳感器4的通過前后連接螺母6-2、6-1與大剛度前后端擋板剛性連接，其受力方向與試件9受拉伸/壓縮方向相同，亦可保證載荷信號檢測的準確性。
所述的原位納米拉伸/壓縮測試平臺的體積能夠滿足主流電子顯微鏡真空腔體的尺寸要求，同時與原子力顯微鏡、拉曼光譜儀、X射線衍射儀、光學(xué)顯微鏡等各種商業(yè)化顯微成像設(shè)備兼容。此外，通過位移傳感器15和力傳感器4同步采集到的位移/載荷信號， 通過相關(guān)控制算法可自行擬合拉伸/壓縮過程中的應(yīng)力應(yīng)變曲線，從而獲得材料在拉伸/ 壓縮載荷作用下的屈服極限、彈性模量、破壞極限等重要力學(xué)參數(shù)。本發(fā)明所涉及的一種可用于原位納米力學(xué)測試的跨尺度微納米級原位拉伸/壓縮力學(xué)性能測試平臺，是根據(jù)Hitachi TM-1000型掃描電鏡設(shè)計的，該裝置主體部分的整體尺寸為93mmX85mmX 105mm，可方便的安裝在各種主流掃描電子顯微鏡和其他纖維成像系統(tǒng)的腔體內(nèi)部。進行原位拉伸/壓縮測試時，將測試平臺的主體結(jié)構(gòu)通過x-y手動平臺下層主體基座固定安裝在底板31上并通過底板鎖緊螺釘17-5與電鏡腔體密封擋板的底層支架剛性連接，并可通過左右手動調(diào)整旋鈕25-1、25-2對平臺進行水平位置調(diào)節(jié)。直流伺服電機1的型號為maxon RE-MAX型，在200r/min的轉(zhuǎn)速下輸出扭矩為11. 9N · mm，綜合考慮各級組件的傳動效率，通過兩級蝸輪蝸桿副(每級減速比均為i = 40)的減速增矩可驅(qū)動左右緊密滾珠絲杠10-1、10-2上的左右方螺母13-2、13-1輸出4360N的拉伸/壓縮力，被測試件9為銅基非晶合金材料，其總長度為16mm，最小寬度為1mm，編碼器3為HEDL9140-500 線的高性能光電編碼器，配合EPOS型伺位置控制單元可對伺服電機1進行精確控制，進而保證拉伸/壓縮過程的應(yīng)變速率可調(diào)。方螺母上架12和力傳感器前端擋板7的等寬、等深凹槽結(jié)構(gòu)用于放置相同工藝線切割機床加工的等寬、等厚的前后試件夾頭8-2、8-1，并在前后試件夾頭8-1、8-2上端銑削出帶有短銷的凹槽用以裝夾試件9，用以保證拉伸/壓縮過程的同軸性和共面性。位移傳感器15(型號為WYM-I型)和高精度力傳感器4(型號為 UNCLB-5000型)用以同步檢測拉伸/壓縮過程中的位移/載荷信號，位移傳感器15的主體結(jié)構(gòu)固定安裝于通過粘接方式連接在方螺母上架12上的位移傳感器支座14上，位移傳感器15的前端探頭的伸縮與固定連接在左右絲杠前固定支撐2-3、2-4上的大剛度絲杠固定支撐上架16相接觸，位移傳感器15的探頭的伸縮方向與試件9的拉伸/壓縮方向相同， 以保證位移信號檢測的準確性，力傳感器4的通過前后連接螺母6-2、6-1與大剛度前后端擋板剛性連接，其受力方向與試件9受拉伸/壓縮方向相同，亦可保證載荷信號檢測的準確性。此外，Hitachi TM-1000型掃描電鏡的水平成像區(qū)域為電子槍中央的15mmX18mm的矩形區(qū)域，豎直方向的成像高度為據(jù)電子槍1.5mm-3. 5mm范圍內(nèi)，三自由度手動調(diào)整單元可實現(xiàn)水平面和高度的自由調(diào)節(jié)，其中大直徑左右手動調(diào)整旋鈕25-1、25-2通過電鏡腔體密閉擋板上的光孔，在真空腔體外分別通過左右萬向節(jié)組M-l、24-2及左右連接銷軸23-1、 23-2與x-y手動平臺上下層主體基座觀、30內(nèi)部的齒輪齒條副連接，即可方便的在電鏡的真空腔體外手動自由調(diào)節(jié)測試平臺的水平位置。此外，通過采用、通過調(diào)整楔形快調(diào)整螺釘 21的旋入長度，可推動下楔形快33輸出直線運動，進而調(diào)整Z向調(diào)整上楔形快四的高度， 以符合不同型號電鏡對成像的水平區(qū)域和豎直高度要求。與此同時，通過位移傳感器15和力傳感器4同步采集到的位移/載荷信號，通過相關(guān)控制算法可自行擬合拉伸/壓縮過程中的應(yīng)力應(yīng)變曲線，從而獲得材料在拉伸/壓縮載荷作用下的屈服極限、彈性模量、破壞極限等重要力學(xué)參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種跨尺度微納米級原位拉伸壓縮力學(xué)性能測試平臺，主要由精密驅(qū)動單元、信號檢測控制單元、三自由度手動調(diào)整單元和裝夾及支撐單元組成，其特征在于，所述的精密驅(qū)動單元中的直流伺服電機(1)通過聯(lián)軸器(3 與一級蝸桿0 連接，一級蝸桿0 與二級蝸桿OO)垂直布置，且與固定在二級蝸桿OO)上的一級渦輪(18- 相嚙合，二級蝸桿 (20)與固定在左、右精密滾珠絲杠(10-1、10-2)上的左、右二級蝸輪(18-1、18-2)相嚙合， 左、右方螺母(13-2、13-1)分別與左、右精密滾珠絲杠(10-1、10-2)螺紋連接，并固定在方螺母上架(1 上，左、右精密滾珠絲杠(10-1、10-幻和一、二級蝸桿(22、20)分別通過絲杠固定支撐和蝸桿軸承座固定在Z向調(diào)整上楔形塊(3 上，所述的信號檢測單元包括位移傳感器(15)、力傳感器(4)和固連在直流伺服電機(1)上的編碼器(3)，所述的三自由度手動調(diào)整單元包括與X-Y手動平臺下層主體基座(30)連接的Y向手動調(diào)整旋鈕(25-2)、與 X-Y手動平臺上層主體基座08)連接的X向手動調(diào)整旋鈕05-1)和與Z向調(diào)整下楔形塊 (29)連接的Z向手動調(diào)整螺釘，Z向調(diào)整下楔形塊09)與Z向調(diào)整上楔形塊(33)滑動配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨尺度微納米級原位拉伸壓縮力學(xué)性能測試平臺，其特征在于，所述的位移傳感器(1 采用接觸式電容位移傳感器，它通過位移傳感器支座(14)固定于方螺母上架(1 上，位移傳感器(1 前端彈性探頭與剛性連接在左、右絲杠前固定支撐 (2-3,2-4)上的絲杠固定支撐上架(16)相接觸；所述的力傳感器(4)采用拉壓力傳感器， 它分別與力傳感器前端擋板(7)和后端擋板( 通過力傳感器緊固螺釘(6-1、6-幻剛性連接，力傳感器前端擋板(7)置于左、右絲杠后固定支撐0-2、2-1)上，后端擋板(5)與ζ向調(diào)整上楔形快(33)為同一整體；所述的編碼器(3)與直流伺服電機(1)緊固連接并固定安裝于ζ向調(diào)整上楔形塊(3 上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跨尺度微納米級原位拉伸壓縮力學(xué)性能測試平臺，其特征在于，裝卡及支撐單元中的試件后夾頭(8-1)和試件前夾頭(8- 通過夾頭緊固銷釘(11)分別固定在力傳感器前端擋板(7)和方螺母上架(1 上的凹槽內(nèi)，試件(9)通過短銷裝夾在在試件后夾頭(8-1)和試件前夾頭(8- 對應(yīng)端的凹槽內(nèi)，試件前、后夾頭(8-1、8-幻視試件(9)不同的結(jié)構(gòu)與形狀進行配套更換。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的跨尺度微納米級原位拉伸壓縮力學(xué)性能測試平臺，其特征在于，位移傳感器(15)的前端彈性探頭的伸縮方向與試件(9)在載荷作用下的伸縮方向相同，以保證位移信號檢測的準確性，所述的力傳感器(4)的受力方向與試件(9)受力方向相同，以保證載荷信號檢測的準確性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨尺度微納米級原位拉伸壓縮力學(xué)性能測試平臺，其特征在于，所述的左、右精密滾珠絲杠(10-1、10-2)結(jié)構(gòu)相同且與二級蝸桿OO)垂直布置，左、右方螺母(13-2、13-1)結(jié)構(gòu)相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨尺度微納米級原位拉伸/壓縮力學(xué)性能測試平臺，其特征在于，所述的X向手動調(diào)整旋鈕05-1)通過左萬向節(jié)04-1)和左連接銷軸03-1)連接驅(qū)動X-Y手動平臺下層主體基座(30)內(nèi)部的齒輪齒條機構(gòu)，調(diào)整測試平臺前后水平位移，Y向手動調(diào)整旋鈕05- 通過右萬向節(jié)(M-2)、右連接銷軸(23-2)、相互嚙合的主動導(dǎo)向錐齒輪Q7-1)和從動導(dǎo)向錐齒輪⑵_2~)以及銷軸06)連接驅(qū)動X-Y手動平臺上層主體基座 (28)內(nèi)部的齒輪齒條機構(gòu)，調(diào)整測試平臺左右水平位移；Z向調(diào)整下楔形塊09)由與其連接的Z向手動調(diào)整螺釘驅(qū)動前后移動調(diào)整測試平臺高度，X-Y手動平臺下層主體基座 (30)與底板(31)固連，并通過緊固螺釘與電鏡腔體密封擋板的底層支架剛性連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種原位納米力學(xué)測試的跨尺度微納米級原位拉伸壓縮力學(xué)性能測試平臺，可進行原位拉伸/壓縮試驗并可同步進行載荷/位移信號的檢測與分析。本發(fā)明由精密驅(qū)動單元、信號檢測控制單元、三自由度手動調(diào)整單元、裝夾及支撐單元組成。其中密驅(qū)動單元中的直流伺服電機通過聯(lián)軸器與兩級渦輪蝸桿機構(gòu)連接；信號檢測單元包括位移傳感器、力傳感器和固連在直流伺服電機上的編碼器；三自由度手動調(diào)整單元包括與X-Y手動平臺下層主體基座連接的Y向手動調(diào)整旋鈕、與X-Y手動平臺上層主體基座連接的X向手動調(diào)整旋鈕和與Z向調(diào)整下楔形塊連接的Z向手動調(diào)整螺釘，Z向調(diào)整下楔形塊與Z向調(diào)整上楔形塊滑動配合。
文檔編號G01N3/08GK102230865SQ201110082328
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者劉長勝, 張霖, 李建平, 王開廳, 耿春陽, 趙宏偉, 趙波, 馬志超, 黃虎 申請人:趙宏偉