CN106092202A - 用于显微镜载物台上纤维布离面位移加载的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于显微镜载物台上纤维布离面位移加载的装置，包括带有螺纹孔配合螺栓(1)实现中间待测纤维布夹紧的上夹板(2)和下夹板(3)；上夹板和下夹板的中部对应开设圆孔(7)；下夹板通过相对固定的撑板架(5)位于中部圆孔的中心轴向通过支顶螺纹通孔旋接有螺旋测微头(4)；螺旋测微头的顶端连接有顶向圆孔中心的压头(6)。本发明针对普遍应用于可视化显微检测平台的载物台进行改进，让纤维布发生离面位移时，可以手动对焦，对纤维布进行mapping扫描。在对纤维布施加离面位移加载的同时，可以对纤维布进行宏观和显微形貌观察、拉曼散射光谱采集以及应力/应变信息的获取，扩大了拉曼仪器的使用功能。

Description

用于显微镜载物台上纤维布离面位移加载的装置

技术领域

本发明涉及可视化显微检测平台，如微拉曼光谱仪BAC151A、荧光显微镜、原子力显微镜Nanite、红外光谱仪等，更具体地说，涉及这些显微检测平台载物台的改进。

背景技术

众纤维具有弹性模量大、塑形变形小、强度高等特点，有很高的结晶能力，相对分子质量小，一般为几万。用纤维编织成纤维布常用来制造其他物料，也可以其他物料共同组成复合材料。应用于土木建筑、桥梁、隧道、混凝土结构抗震加固、航空航天等领域。

目前国内外关于纤维布产品开发方面的研究很多，但存在防刺产品理论滞后实践、实践缺乏理论的缺陷。其中，纤维布产品在承受载荷的时候，因为纤维束的纤维数量较多在细观上空间分布复杂，因此其真实应力值很难测定。然而拉曼光谱和红外光谱可以具体针对到微观的某些点进行应力应变测定，对整个纤维布的应力应变分布进行mapping扫描。但是当所测量的试样为纤维制品，而且纤维布因为受力表面不平整时，拉曼光谱仪或者红外光谱仪不能进行测量。纤维布在受载荷作用下，发生变形，整个纤维布不在一个平面上，因此采用以前的大型拉曼光谱仪或者荧光显微镜无法自动聚焦打出mapping场图，

发明内容

本发明根据纤维布受冲击发生离面变形的特点，提供一种与可视化显微检测平台(如拉曼光谱测量等)相配合的显微镜载物台用离面位移加载装置。通过一个周边固支、离面位移加载夹具，让纤维布发生离面位移时，可以手动对焦，对纤维布进行mapping扫描。本发明加载装置主要对纤维布进行周边固支、离面位移加载进行应力/应变场研究，试验装置的完成为建立纤维布准静态侵彻模型提供拉曼应变测量实验基础。本发明能够手动打造出离面纤维布三维形态的应变场图。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于显微镜载物台上纤维布离面位移加载的装置，包括带有螺纹孔配合螺栓实现中间待测纤维布夹紧的上夹板和下 夹板；所述上夹板和下夹板的中部对应开设圆孔；所述下夹板通过相对固定的撑板架位于所述中部圆孔的中心轴向通过支顶螺纹通孔旋接有螺旋测微头；所述螺旋测微头的顶端连接有顶向所述圆孔中心的压头。

优选方式下，固连所述撑板架的所述下夹板设置有用于与显微镜载物台检测位置相对固定的定位部件。所述撑板架为固定于所述下夹板中部圆孔中的十字支撑板结构。

本发明属于平面织布周边固支、离面位移加载领域，涉及一种平面二维织布受力加载系统，具体可以配合可视化显微检测平台如：拉曼光谱仪(型号BAC151A)、原子力显微镜(Nanite)、红外光谱仪一起使用，用来分析二维织布受力状态下应力/应变分布情况。可视化显微检测平台上有一个精确可调的探头支架平台，将本发明与支架平台结合，便可在XYZ三个方向对样品进行粗略或精确的调节，切换方便。本发明属于机械装置，具体涉及拉曼测定纤维布应力/应变场的周边固支、离面位移加载夹具。

本发明有益效果：针对普遍应用于可视化显微检测平台(微拉曼光谱仪BAC151A、荧光显微镜、原子力显微镜Nanite、红外光谱仪)的载物台进行改进；具体说，针对纤维布等二维柔性材料的离面位移加载装置，配合拉曼光谱仪和红外光谱仪进行应变场扫描。本发明具有体积小、重量轻、操作方便、应用广泛等特点。在对纤维布施加离面位移加载的同时，可以对纤维布进行宏观和显微形貌观察、拉曼散射光谱采集以及应力/应变信息的获取，扩大了拉曼仪器的使用功能。

附图说明

图1是本发明加载装置的上方投影立体结构示意图。

图2是本发明加载装置的侧视结构示意图。

图3是本发明加载装置的下方投影立体结构示意图。

图4是本发明加载装置的正下方仰视投影结构示意图。

图5是本发明加载装置加载使用状态的上方投影立体结构示意图。

图6是图5使用状态的侧视结构示意图。

具体实施方式

如图1～4所示，本发明加载装置的结构主要包括：开圆孔上夹板2、开圆孔 下夹板3、夹紧螺栓1、螺旋测微头4、撑板架5和压头6。下夹板3通过相对固定的撑板架5位于所述中部圆孔7的中心轴向通过支顶螺纹通孔旋接有螺旋测微头4；螺旋测微头4的顶端连接有顶向所述圆孔7中心的压头6。固连所述撑板架5的所述下夹板3设置有用于与显微镜载物台检测位置相对固定的定位部件。撑板架5为固定于所述下夹板3中部圆孔中的十字支撑板结构。

其中，上部固定夹板和下部固定夹板开相同大小圆孔，纤维布被上、下固定夹板夹持在中间，用夹紧螺栓固定连接上下夹板，形成周边固支条件。撑板架5与下夹板3通过螺丝连接。此外，螺旋测微头4与压头6用螺丝连接，两者轴心在同一条直线上重合无偏移。螺旋测微头4被固定在撑板架5(十字支撑板)中心，处于上下夹板的圆孔几何中心，螺旋测微头通过旋转自由伸缩来施加离面位移载荷。

图5、图6是纤维布8被压头6压撑，变形的状态，为了显示其变形，图5中纤维布8的伞形线条示意性的表示出纤维布8变形的状态。使用时，将纤维布铺放在上、下两夹板之间，上夹板与下夹板通过夹紧螺栓连接，通过调整夹紧螺栓来使纤维布周边固支受力均匀。即具有开相同尺寸圆孔的上、下两个铝夹板，将纤维布放在上、下夹板之间，通过夹紧螺栓连接上、下夹板来夹紧纤维布，形成周边固支条件。将十字支撑板与下夹板用螺丝固定，然后将十字支撑板中心孔与螺旋测微头连接，通过转动螺旋测微头对纤维布进行离面位移加载，纤维布离面位移信息由螺旋测微头上的刻度读出。螺旋测微头与压头用螺丝连接，保证两者轴心在同一条直线上，以便更换不同尺寸和形状的压头。不仅可以观察纤维布顶破区的变形状态变化，而且利用拉曼光谱仪、红外光谱仪、原子力显微镜等可以读取纤维布上的应力/应变传递信息。

将十字支撑板与下夹板通过螺丝固定，螺旋测微头固定在十字支撑板中心孔。通过转动螺旋测微头对纤维布织物施加离面位移，纤维布离面位移信息由螺旋测微头上的刻度读出。螺旋测微头与压头用螺丝相连，可以更换不同尺寸的压头，可以观察不同顶破尺寸对纤维布顶破区变形状态的影响，来分析纱线屈曲伸长与摩擦滑移机制，其测试结果可以作为建立纤维布准静态侵彻模型提供实验基础。

以下通过具体操作方法对本发明作进一步说明。按照图示的结构将各个部件进行组装。将螺旋测微头降低到合适的高度，铺设并固定好纤维布。同时将下部夹板与显微载物台相连。通过旋转螺旋测微头使得压头慢慢顶起纤维布，调整螺旋测微头达到实验要求的离面位移。不仅可以通过显微镜观察纤维 布表面的变形状态，而且可以采集多点的拉曼光谱来表征应力/应变信息。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于显微镜载物台上纤维布离面位移加载的装置，其特征在于，包括带有螺纹孔配合螺栓(1)实现中间待测纤维布夹紧的上夹板(2)和下夹板(3)；所述上夹板(2)和下夹板(3)的中部对应开设圆孔(7)；

所述下夹板(3)通过相对固定的撑板架(5)位于所述中部圆孔(7)的中心轴向通过支顶螺纹通孔旋接有螺旋测微头(4)；所述螺旋测微头(4)的顶端连接有顶向所述圆孔(7)中心的压头(6)。

2.根据权利要求1所述显微镜载物台用纤维布周边固支、离面位移加载装置，其特征在于，固连所述撑板架(5)的所述下夹板(3)设置有用于与显微镜载物台检测位置相对固定的定位部件。

3.根据权利要求1或2所述显微镜载物台用纤维布周边固支、离面位移加载装置，其特征在于，所述撑板架(5)为固定于所述下夹板(3)中部圆孔中的十字支撑板结构。