CN106018089B - 三维缺陷重构原位试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了三维缺陷重构原位试验装置，包括中空的框架结构和传动机构，所述框架结构的左右两侧分别相对称的设有挡板，挡板之间通过导轨滑动连接有左横梁和右横梁，所述挡板之间还设有与所述左横梁和右横梁相连接的旋转丝杠，所述框架结构的一侧设有与所述旋转丝杠相连的拉升电动机；左横梁和右横梁上分别设有带有同步轮的尾轴，左横梁或右横梁上设有与尾轴相连的载荷传感器，尾轴上连接有用于加载测试件的夹具，框架结构的下部设有步进电机，框架结构的上部设有光栅尺。本发明装置与X射线检测仪结合使用，可在保持原位、加载的情况下让测试件自转，以便X射线透射成像，实现在线观测材料微裂纹的萌生、扩展路径及扩展速率等现象。

Description

三维缺陷重构原位试验装置
技术领域
本发明涉及一种用于微型材料的原位拉压和疲劳试验装置，更具体的说，是涉及一种用于对微型材料内部结构变化与性能变化研究的三维缺陷重构原位试验装置。
背景技术
材料科学中，材料的宏观性能与其微观结构密切相关。当材料微观结构分布不均匀时,传统的金相显微镜或者扫描电镜等二维材料表征技术难以提供完整的材料内部信息。不能准确建立材料微观结构和宏观性能的关系,无法了解材料微观结构在三维空间的数量、体积分数和分布等定量化信息。
目前普通的拉伸机与疲劳机，为一端作动，即在循环外载作用下，一端固定，另一端施加载荷，不能保持测试件的中心不变。同时，无法满足低周与高周试验要求，在对试件进行高周疲劳试验或预疲劳加载(高频加载预置裂纹)后再进行低周疲劳加载时，需更换试验系统以及重新装夹试件，不能保证测试位置的一致性，不是真正意义上的原位测量。
用于X-Ray检测仪重构材料三维图像的装置，必须能使测试件绕其自身中心轴360度旋转。目前传统的装置无法实现原位、加载情况下观察材料三维结构功能。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种具有双向对称作动功能的三维缺陷重构原位试验装置即在测试件两端同时加载，使被测试件的中心保持不变。同时，满足低周与高周试验要求。实现真正意义上的原位测量。该装置与X射线检测仪结合使用，可在保持原位、加载的情况下让测试件自转，以便X射线透射成像，实现在线观测材料微裂纹的萌生、扩展路径及扩展速率等现象。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
三维缺陷重构原位试验装置，包括中空的框架结构和传动机构，所述框架结构的左右两侧分别相对称的设有挡板，所述挡板之间通过导轨滑动连接有左横梁和右横梁，所述挡板之间还设有与所述左横梁和右横梁相连接的旋转丝杠，所述旋转丝杠的两端设有反向的螺纹，所述框架结构的一侧设有与所述旋转丝杠相连的拉升电动机；所述左横梁和右横梁上分别设有带有同步轮的尾轴，左横梁或右横梁上设有与所述尾轴相连的载荷传感器，所述尾轴上连接有用于加载测试件的夹具，所述框架结构的下部设有步进电机，所述步进电机通过传动机构与所述同步轮相互连接，所述框架结构的上部设有光栅尺。
所述传动机构由同步轴、传动轮和相互啮合的传动齿轮构成，所述传动轮上设有与所述同步轮相连的同步带。
所述夹具由夹头和夹盖构成，所述夹头中部设有用于穿设所述尾轴的连接孔，夹头的两侧设有用于紧固的螺纹孔，所述夹盖上设有至少四个通孔。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
本发明试验装置不必损坏材料、不用卸载拉压力，满足低周与高周试验要求，实现了真正意义上的原位测量，可在线观测到材料微裂纹的萌生、扩展路径及扩展速率等现象。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是尾轴与夹具的连接状态示意图。
图3是尾轴的结构示意图。
图4是夹具的结构示意图。
附图标记：1-框架结构 2-挡板 3-左横梁 4-右横梁 5-导轨 6-旋转丝杠 7-尾轴8-拉升电动机 9-同步轮 10-夹具 11-载荷传感器 12-光栅尺 13-步进电机 14-同步轴15-传动轮 16-夹头 17-夹盖 18-连接孔 19-螺纹孔
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述：
如图1至图4所示，三维缺陷重构原位试验装置，包括中空的框架结构1和传动机构，框架结构1采用中空结构，方便X射线穿过。框架结构1的左右两侧分别相对称的设有挡板2，挡板2之间通过导轨5滑动连接有左横梁3和右横梁4，挡板2之间还设有与左横梁3和右横梁4相连接的旋转丝杠6，旋转丝杠6的两端设有反向的螺纹，框架结构1的一侧设有与旋转丝杠6相连的拉升电动机8，拉伸电动机8带动两端有反向螺纹的旋转丝杆6旋转，进而使左横梁3、右横梁4同时靠近或远离，实现对称加载，保证加载时中心恒定。
左横梁3和右横梁4上分别设有尾轴7，尾轴7上设有同步轮9，本实施例中左横梁3上设有与尾轴7相连的载荷传感器11，尾轴7上连接有用于加载测试件的夹具10；本实施例中夹具10由夹头16和夹盖17构成，夹头16的中部设有用于穿设尾轴7的连接孔18，夹头16的两侧设有用于紧固的螺纹孔19，夹盖17上设有四个通孔。
框架结构1的上部设有光栅尺12，框架结构1的下部设有步进电机13，步进电机13通过传动机构与同步轮9相互连接，传动机构由同步轴14、传动轮15和相互啮合的传动齿轮构成，传动轮15上设有与同步轮9相连的同步带。步进电机13通过减速器带动同步轴14旋转，然后通过传动齿轮、传动轮、同步带传动，使左右两侧尾轴7转动，进而使夹头16同步旋转，让测试件在加载的同时旋转，以供X-Ray透射成像。载荷传感器11为拉压载荷传感器，可以将力的大小输入到试验机控制器。高精度的光栅尺12可以准确测量测试件的形变。夹头16与尾轴7通过螺纹孔19进行螺纹连接，可调夹头两端处共平面并防止机械位移。
本发明装置与X射线检测仪结合使用时，用夹具夹住微型材料测试件后将本发明试验装置放入X-Ray检测仪中，由上位机将试验参数及停机保护参数发送到控制器，待试验开始后由控制器负责试验过程的监控、保护，上位机负责实时显示试验数据、画图及存储文件。

Claims (3)

1.三维缺陷重构原位试验装置，其特征在于，包括中空的框架结构和传动机构，所述框架结构的左右两侧分别相对称的设有挡板，所述挡板之间通过导轨滑动连接有左横梁和右横梁，所述挡板之间还设有与所述左横梁和右横梁相连接的旋转丝杠，所述旋转丝杠的两端设有反向的螺纹，所述框架结构的一侧设有与所述旋转丝杠相连的拉升电动机；所述左横梁和右横梁上分别设有带有同步轮的尾轴，左横梁或右横梁上设有与所述尾轴相连的载荷传感器，所述尾轴上连接有用于加载测试件的夹具，所述框架结构的下部设有步进电机，所述步进电机通过传动机构与所述同步轮相互连接，所述框架结构的上部设有光栅尺。
2.根据权利要求1所述三维缺陷重构原位试验装置，其特征在于，所述传动机构由同步轴、传动轮和相互啮合的传动齿轮构成，所述传动轮上设有与所述同步轮相连的同步带。
3.根据权利要求1所述三维缺陷重构原位试验装置，其特征在于，所述夹具由夹头和夹盖构成，所述夹头中部设有用于穿设所述尾轴的连接孔，夹头的两侧设有用于紧固的螺纹孔，所述夹盖上设有至少四个通孔。
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