CN101226120A - 试件材料纳米尺度力学性能测试的微拉伸装置 - Google Patents

试件材料纳米尺度力学性能测试的微拉伸装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101226120A
CN101226120A CNA2008100503503A CN200810050350A CN101226120A CN 101226120 A CN101226120 A CN 101226120A CN A2008100503503 A CNA2008100503503 A CN A2008100503503A CN 200810050350 A CN200810050350 A CN 200810050350A CN 101226120 A CN101226120 A CN 101226120A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pedestal
objective table
flexible hinge
another
mechanical properties
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2008100503503A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101226120B (zh
Inventor
赵宏伟
曹力
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHANGCHUN BANGDA PRECISION TECHNOLOGY CO., LTD.
Original Assignee
赵宏伟
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 赵宏伟 filed Critical 赵宏伟
Priority to CN2008100503503A priority Critical patent/CN101226120B/zh
Publication of CN101226120A publication Critical patent/CN101226120A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101226120B publication Critical patent/CN101226120B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明涉及材料纳米尺度力学性能测试装置,特别是涉及一种材料纳米尺度力学性能测试中的拉伸装置。主要解决了传统的微加载装置在驱动定位方面结构复杂、定位精度差、造价较高等问题。该装置主要由基座、柔性铰链、驱动元件和预紧机构组成,其特征在于所说的一个基座(9)通过多组柔性铰链(2)(4)(8)与另一个基座(13)相连,所说预紧机构装在驱动元件(10)的两端,其中一个预紧机构包括:连接在一个基座(9)一端的螺钉(1)、通过柔性铰链(7)与一个基座(9)相连的一个载物台(5),另一个预紧机构包括:连接在另一个基座(13)一端的螺钉(16)、通过柔性铰链(12)与一个基座(13)相连的另一个载物台(11)。

Description

试件材料纳米尺度力学性能测试的微拉伸装置技术领域本发明涉及试件材料纳米尺度力学性能测试装置,特别是涉及一种试件材料纳米尺度力 学性能测试中的拉伸装置,可应用于微纳米级超精加工、微机电系统(MEMS)、精密光学 工程、生物医学工程、纳米工程、新材料新工艺、汽车制造业、航空航天等领域。技术背景近年来,随着微电子学、生物医学、半导体、光学、数据存储、超精密机械及其制造等 学科的迅猛发展,人们对材料纳米力学性能的评价和测试方法提出了越来越高的要求。各种 具有精密定位或有精密加载功能的测试系统被开发出来,用以实现材料纳米力学性能的测试 需求。但传统的微加载装置在驱动定位方面结构复杂、定位精度差、造价较高的问题,无法 满足微纳尺度下材料力学性能的测试评价,且无法监测测试过程中被测试件的力学性能和损 伤机制。发明内容本发明的目的在于解决传统的微加载装置在驱动定位方面结构复杂、定位精度差、造价 较高等问题,可实现微构件的单轴拉伸实验,提供了一种试件材料纳米尺度力学性能测试的 微拉伸装置。该装置具有定位精度高、响应迅速、性能稳定等优点,且可以通过显微镜在线 监测被测试件拉伸过程发生的力学行为和损伤机制,从而更加直观的研究被测试件材料的纳 米尺度的力学性能。本发明的上述目的通过以下技术方案实现,结合附图说明如下:一种试件材料纳米尺度力学性能测试的微拉伸装置主要由基座、柔性铰链、驱动元件和预紧机构组成,所说的一个基座9通过多组柔性铰链248与另一个基座13相连,所说预紧 机构装在驱动元件10的两端,其中一个预紧机构包括:连接在一个基座9一端的螺钉1、 通过柔性铰链7与一个基座9相连的一个载物台5,另一个预紧机构包括:连接在另一个基 座13 —端的螺钉16、通过柔性铰链12与一个基座13相连的另一个载物台11。所说的柔性铰链24812与一个基座9和另一个基座13是一个整体,柔性铰链7、 一个载 物台5与一个基座9是一个整体,柔性铰链12、另一个载物台ll、另一个基座13是一个整 体,所说的柔性铰链通过电火花线切割工艺加工而成。 一个基座9由于对称柔性铰链2、 4、 8的作用,能够保证基座9及与其相连的载物台5沿x负向运动而不会产生y向产生偏移。所说的一个载物台5上有用于压紧试件的螺钉6和垫片3,另一个载物台11上有用于 压紧试件的螺钉15和垫片14。所说的柔性铰链是一种直角薄壁柔性铰链,对外部弯曲载荷敏感,在该载荷作用下能发 生精密的弯曲变形,完成材料力学测试中的定位和加载,参照图3。驱动元件10的伸长推动载物台5随基座9 一起沿X轴负方向移动。 由于三组柔性铰链2、 4、 8,与所连接的基座913是同一整体,在一个载物台5、柔性 铰链7与一个基座9是一整体,通过电火花线切割方式加工而成,经过螺钉l预紧后, 一个 载物台5与另一个基座9相对静止,另一个载物台11与另一个基座13相对静止,在驱动元 件10的推动作用下,柔性铰链2、 4、 8将发生微小弯曲变形,进而一个载物台5随一个基 座9沿x负向精密直线运动。从而拉伸载物台5、 ll上的试件。由于基座9、 13和一个载物 台5是一整体,故无需装配,试件的装夹均在载物台上,不产生影响直线运动的因素,驱动 元件10的推动作用使一个载物台5随一个基座9运动时,不产生摩擦和磨损,可大大提高 定位精度和使用寿命。通过测量基座9的位移,即可得出拉伸的长度。基座9及柔性铰链2、 7、 8可近似看成 简支梁结构,从而利用挠度方程求出压入力。本实用新型的积极效果是:本实用新型可大大提高加载机构的驱动精度,准确地计算出 出加载力的大小,降低结构的复杂性及尺寸,且具有成本低、投资少、见效快、效益高、精 度高等优点。附图说明下面结合优选实施例详细说明本发明的上述目的和优点,在附图中: 图l是材料纳米力学性能测试拉伸装置的机构示意图; 图2是图l的俯视图;图3a是柔性铰链3、 6、 7、 8、 12局部视图; 图3b是柔性铰链3、 6、 7、 8、 12受力后的局部视图。图中1、 6、 15、 16为螺钉,2、 4、 7、 8、 12为柔性铰链,9、 13为基座,5、 11为载 物台,IO为驱动元件,3、 14为垫片。 具体实施方式参见图1、 2,本发明主要由基座、柔性铰链、驱动元件和预紧机构组成,柔性铰链24812 与基座913是一个整体,柔性铰链7、 一个载物台5与一个基座9是一个整体,柔性铰链12、 另一个载物台ll、另一个基座13是一个整体,都是通过线切割加工而成。 一个基座9通过 多组柔性铰链248与另一个基座13相连, 一个载物台5通过柔性铰链7与一个基座9相连, 另一个载物台11通过柔性铰链12与另一个基座13相连。 一个基座9的一端连接有螺钉1、 一个载物台5和柔性铰链7组成的一个预紧机构,用来预紧驱动元件IO,另一个基座13的 一端连接有螺钉16、另一个载物台11和柔性铰链12组成的另一个预紧机构,用来预紧驱 动原件10。 一个载物台5上有螺钉6和垫片3,另一个载物台11上有螺钉15和垫片14, 用于压紧试件。驱动元件10的伸长推动一个载物台5随一个基座9 一起沿X轴负方向移动。 具体工作过程如下:初始状态:驱动元件10即压电叠堆不带电,通过螺钉l、 16预紧压电叠堆,将待测试 件用垫片3、 14压到载物台5、 11上,拧紧螺钉6、 15把待测试样固定。此时,压电叠堆IO带电伸长,推动一个载物台5和一个基座9向X轴负向移动。通过控制电压,来控制拉 伸长度。测量一个基座9的位移即载物台的位移,即可得到拉伸长度。柔性铰链2、 4、 8和 一个基座9可以看成是一种简支梁结构,利用简支梁受力变形方程,可以求出压入力。从而 可以计算出材料的力学特性。

Claims (6)

1、一种试件材料纳米尺度力学性能测试拉伸装置主要由基座、柔性铰链、驱动元件和预紧机构组成,其特征在于所说的一个基座(9)通过多组柔性铰链(2)(4)(8)与另一个基座(13)相连,所说预紧机构装在驱动元件(10)的两端,其中一个预紧机构包括:连接在一个基座(9)一端的螺钉(1)、通过柔性铰链(7)与一个基座(9)相连的一个载物台(5),另一个预紧机构包括:连接在另一个基座(13)一端的螺钉(16)、通过柔性铰链(12)与一个基座(13)相连的另一个载物台(11)。
2、 根据权利要求1所述的试件材料纳米尺度力学性能测试拉伸装置,其特征在于所说 的柔性铰链(2) (4) (8) (12)与一个基座(9)和另一个基座(13)是一个整体,柔性铰 链(7)、 一个载物台(5)与一个基座(9)是一个整体,柔性铰链(12)、另一个载物台(11)、 另一个基座(13)是一个整体,所说的柔性铰链通过电火花线切割工艺加工而成。
3、 根据权利要求1或2所述的试件材料纳米尺度力学性能测试拉伸装置,其特征在于 所说的一个载物台(5)上有用于压紧试件的螺钉(6)和垫片(3),另一个载物台(11)上 有用于压紧试件的螺钉(15)和垫片(14)。
4、 根据权利要求1所述的试件材料纳米尺度力学性能测试中的两自由度加载装置,其 特征在于所说的柔性铰链(2) (4) (7) (8) (12)为直角薄壁式结构且对称布置,对外部弯 曲载荷敏感,在该载荷作用下能发生精密的弯曲变形,完成材料力学测试中的定位和加载。
5、 根据权利要求1所述的用于试件材料纳米尺度力学性能测试的拉伸装置,其特征在 于驱动元件(10)的伸长推动载物台(5)随基座(9) 一起沿X轴负方向移动。
6、 根据权利要求1所述的试件材料纳米尺度力学性能测试的拉伸装置,其特征在于测 试系统结构微小,可以借助扫描电子显微镜或透射电子显微镜在线监测被测试件载荷作用下 的力学行为和损伤机制。
CN2008100503503A 2008-01-30 2008-01-30 试件材料纳米尺度力学性能测试的微拉伸装置 Expired - Fee Related CN101226120B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100503503A CN101226120B (zh) 2008-01-30 2008-01-30 试件材料纳米尺度力学性能测试的微拉伸装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100503503A CN101226120B (zh) 2008-01-30 2008-01-30 试件材料纳米尺度力学性能测试的微拉伸装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101226120A true CN101226120A (zh) 2008-07-23
CN101226120B CN101226120B (zh) 2010-07-21

Family

ID=39858240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008100503503A Expired - Fee Related CN101226120B (zh) 2008-01-30 2008-01-30 试件材料纳米尺度力学性能测试的微拉伸装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101226120B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101881710A (zh) * 2010-06-02 2010-11-10 江苏大学 定位加载材料试验机
CN102139459A (zh) * 2011-04-02 2011-08-03 赵宏伟 一种用于微纳米级切削加工的刀具伺服补偿驱动装置
CN102230865A (zh) * 2011-04-02 2011-11-02 赵宏伟 跨尺度微纳米级原位拉伸压缩力学性能测试平台
CN102384875A (zh) * 2011-11-09 2012-03-21 吉林大学 显微镜下拉压弯复合载荷模式材料力学性能测试装置
CN102419283A (zh) * 2011-09-02 2012-04-18 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 微型拉伸测量组件及其制作方法
CN102928304A (zh) * 2012-10-31 2013-02-13 吉林大学 压电致动型材料疲劳力学性能测试装置
CN104297065A (zh) * 2014-10-28 2015-01-21 郑州轻工业学院 一种压电驱动微拉伸测试装置
CN103737516B (zh) * 2013-12-25 2015-07-08 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 齿科粘结剂的微拉伸粘结强度测试夹具
CN107741356A (zh) * 2017-10-11 2018-02-27 河南理工大学 可变预紧力作用下不同尺度破碎煤岩压缩承载实验装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2890890Y (zh) * 2006-04-14 2007-04-18 哈尔滨工业大学 微纳米级尺度力学性能测试仪
CN201159704Y (zh) * 2008-01-30 2008-12-03 赵宏伟 试件材料纳米尺度力学性能测试的微拉伸装置

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101881710A (zh) * 2010-06-02 2010-11-10 江苏大学 定位加载材料试验机
CN101881710B (zh) * 2010-06-02 2012-11-07 江苏大学 定位加载材料试验机
CN102230865B (zh) * 2011-04-02 2012-08-22 赵宏伟 跨尺度微纳米级原位拉伸压缩力学性能测试平台
CN102139459A (zh) * 2011-04-02 2011-08-03 赵宏伟 一种用于微纳米级切削加工的刀具伺服补偿驱动装置
CN102230865A (zh) * 2011-04-02 2011-11-02 赵宏伟 跨尺度微纳米级原位拉伸压缩力学性能测试平台
CN102419283B (zh) * 2011-09-02 2013-09-25 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 微型拉伸测量组件及其制作方法
CN102419283A (zh) * 2011-09-02 2012-04-18 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 微型拉伸测量组件及其制作方法
CN102384875B (zh) * 2011-11-09 2013-04-24 吉林大学 显微镜下拉压弯复合载荷模式材料力学性能测试装置
CN102384875A (zh) * 2011-11-09 2012-03-21 吉林大学 显微镜下拉压弯复合载荷模式材料力学性能测试装置
CN102928304A (zh) * 2012-10-31 2013-02-13 吉林大学 压电致动型材料疲劳力学性能测试装置
CN102928304B (zh) * 2012-10-31 2014-10-22 吉林大学 压电致动型材料疲劳力学性能测试装置
CN103737516B (zh) * 2013-12-25 2015-07-08 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 齿科粘结剂的微拉伸粘结强度测试夹具
CN104297065A (zh) * 2014-10-28 2015-01-21 郑州轻工业学院 一种压电驱动微拉伸测试装置
CN107741356A (zh) * 2017-10-11 2018-02-27 河南理工大学 可变预紧力作用下不同尺度破碎煤岩压缩承载实验装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101226120B (zh) 2010-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101226120B (zh) 试件材料纳米尺度力学性能测试的微拉伸装置
CN101226121B (zh) 材料纳米尺度弯曲力学性能测试中的精密加载装置
CN201159704Y (zh) 试件材料纳米尺度力学性能测试的微拉伸装置
CN103353431B (zh) 基于拉压、疲劳复合载荷模式下的原位压痕力学测试装置
CN203337493U (zh) 基于拉压、疲劳复合载荷模式下的原位压痕力学测试装置
CN101876609B (zh) 微纳米级原位纳米压痕刻划测试系统
CN203643254U (zh) 基于拉/压、弯曲、疲劳复合载荷材料性能原位测试平台
CN1297813C (zh) 微摩擦测试装置
CN101261206B (zh) 材料纳米力学性能测试中的两自由度加载装置
CN202903624U (zh) 压电致动型材料疲劳力学性能测试装置
CN106920578A (zh) 二维恒力机构及具有该机构的定位平台
CN102928304A (zh) 压电致动型材料疲劳力学性能测试装置
CN103780142B (zh) 一种基于斜块箝位的大载荷高精度尺蠖型压电直线驱动器
CN110136771A (zh) 一种高带宽两自由度并联柔顺精密定位平台
CN201689021U (zh) 微纳米级原位纳米压痕刻划测试系统
Smreczak et al. Design of a compliant load cell with adjustable stiffness
CN201277930Y (zh) 材料纳米力学性能测试中的两自由度加载装置
CN104821741B (zh) 一种大载荷、高精度、跨尺度压电旋转驱动器及驱动方法
CN103000231A (zh) 一种Z-θx-θy三自由度抗弯矩高精度工作台
CN109889090A (zh) 一种超精密三轴旋转压电调姿机构及其激励方法
CN103528889B (zh) 一种基于尺蠖型压电驱动器的原位拉伸实验仪
CN108322088B (zh) 一种采用工字形结构的压电粘滑马达及其驱动方法
US8569932B2 (en) Multi-axis actuating apparatus
CN102519646B (zh) 非线性压电微能源采集器的微力加载测试方法
CN108444915A (zh) 一种压电驱动的单自由度光学检测平台及使用方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: CHANGCHUN BANGDA PRECISION TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: ZHAO HONGWEI

Effective date: 20110810

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 130025 CHANGCHUN, JILIN PROVINCE TO: 130012 CHANGCHUN, JILIN PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20110810

Address after: 301, room 3355, 130012 Silicon Valley Avenue, hi tech Development Zone, Jilin, Changchun

Patentee after: CHANGCHUN BANGDA PRECISION TECHNOLOGY CO., LTD.

Address before: 130025 School of mechanical engineering, Nanling campus, Jilin University, 5988 Renmin Street, Changchun, Jilin

Patentee before: Zhao Hongwei

C56 Change in the name or address of the patentee
CP03 Change of name, title or address

Address after: 301, room 3355, 130012 Silicon Valley Avenue, hi tech Development Zone, Jilin, Changchun

Patentee after: CHANGCHUN BANGDA PRECISION TECHNOLOGY CO., LTD.

Address before: 301, room 3355, 130012 Silicon Valley Avenue, hi tech Development Zone, Jilin, Changchun

Patentee before: CHANGCHUN BANGDA PRECISION TECHNOLOGY CO., LTD.

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100721

Termination date: 20140130