CN115165526A - 湿度可控或液态环境原位力学实验装置、系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出了一种用于原位X射线测试液态环境或湿度可控环境的力学实验装置、系统及检测方法，涉及力学‑液态或湿度环境耦合实验设备领域，包括底座、驱动组件、测试组件、样品腔和环境调节装置，所述底座上设置有夹持组件，驱动组件以及样品腔；所述夹持组件固定设置于驱动组件上，用于夹持待测样品；所述驱动组件通过固定轴固定设置于底座，用于带动夹持组件移动；所述样品腔用于容纳待测样品，可设置为液态环境箱为待测样品提供液态环境；所述样品腔也可在侧壁设置有环境调节装置，所述环境调节装置用于给待测样品提供特定湿度。本申请具有在原位测试过程中为样品提供液态环境或保持湿度，提高测试准确性的效果。

Description

湿度可控或液态环境原位力学实验装置、系统及检测方法

技术领域

本申请涉及力学实验检测设备领域，具体而言，涉及一种湿度可控或液态环境原位力学实验装置、系统及检测方法。

背景技术

离位测试中，试验装置先对样品进行拉伸或压缩等模式的力学加载，得到载荷作用下应力-应变曲线图；然后在X射线二维投影成像装置中观察经过拉伸或压缩试验的样品内部微观结构，或在X射线散射和衍射装置中采集各相的衍射图谱信息来研究材料各相性能。离位测试方法无法观测到测试过程中样品内部组织的形貌变化或样品各相结构变化，难以为分析样品内部损伤、失效机理及相变提供充足的信息。而原位测试方法，在获得被测样品的应力-应变曲线、弹性模量、屈服极限和强度极限等重要力学信息的同时，可以结合X射线二维投影成像装置记录样品的损伤变形、裂纹产生等过程，也可以结合X射线散射和衍射装置测定样品的各相结构信息并进行定性分析和定量分析，进而实现在原位X射线二维投影成像或散射和衍射装置内测试的同时，对载荷作用下的样品变形损伤或相变进行全程的动态监测。

现有力学加载装置在对样品进行力学加载试验中，需要对样品进行固定，避免在加载过程中样品的晃动偏移。而目前力学加载装置的夹持方式极易损坏样品。例如，由于小鼠股骨头的外表面形状为各种不同尺寸的不规则弧形，采用传统拉伸测试的样品夹持方式往往只是两个点接触，使得夹具与小鼠股骨表面骨头接触面小且接触不均匀；样品夹持时，如果用力小就容易打滑，如果用力过大又容易对样品夹持部位产生损伤；现有拉伸测试的夹持方式不能适用脆性样品或外表面形状不规则的样品的测试。

在各种实验中，用于测量各种样品的拉伸、压缩、弯曲等力学性能的力学实验装置具有重要的作用，通过对不同待测样品在不同的实验条件下的不同变化进行分析和研究，能够更精确的得到获取各种实验数据，为后续的进一步实验提供一定的理论以及数据的支撑。

但是，发明人认为，传统的力学实验装置存在以下缺陷，样品在现实使用中会处于不同的工作环境，环境因素往往会对样品的力学性能提出更高的要求，例如，从力学角度研究生物组织的生长过程需要考虑组织在体内体外湿度变化等诸多因素，导致对于生物组织的形变和力学失效行为的研究具有很大挑战，而传统的力学实验装置往往难以在实验过程中准确模拟样品所处的环境变化，从而导致实验结果的不准确。

发明内容

为了提高实验结果的准确性，本申请提供一种液态环境或湿度可控环境原位力学实验装置、系统及检测方法。

第一方面，本申请提供的一种用于原位X射线测试的液态环境或湿度可控环境原位力学实验装置，采用如下技术方案：

一种用于原位X射线测试的液态环境或湿度可控环境的力学实验装置，包括底座，所述底座上设置有夹持组件，驱动组件以及样品腔；夹持组件，固定设置于驱动组件上，所述夹持组件用于夹持待测样品；驱动组件，通过固定轴固定设置于底座，所述驱动组件用于带动夹持组件移动；样品腔，用于容纳待检测样品，所述样品腔设置为液态环境箱，为待测样品提供液态环境，所述样品腔的侧壁上也可设置有环境调节装置，环境调节装置用于给待测样品提供特定湿度环境；驱动电机与外部电源电性连接并通过控制开关进行控制，能实现正反转，带动丝杠转动，实现活动块以及夹持组件上下运移动，即可调节样品的力学刺激受力大小。

通过采用上述湿度可控技术方案，在实际的工作过程中，当需要对待测样品进行力学性能检测的时候，首先将样品通过夹持组件进行夹持，随后通过环境调节装置对样品腔内的环境湿度进行调节，待样品腔内的环境湿度调节至预设湿度之后，即可通过驱动组件带动夹持组件移动，对待测样品施加作用力，即可模拟样品在实际使用环境状态下的力学性能，显著的提高了实验结果的准确性。

可选的，所述环境调节装置包括湿度调节箱，所述湿度调节箱设置于样品腔侧壁，所述湿度调节箱与样品腔相连通，所述湿度调节箱内设置有湿度调节组件。

通过采用上述技术方案，当需要调节待测样品所处的环境湿度的时候，启动湿度调节组件即可对湿度调节箱内的环境湿度进行调节，待湿度调节箱内的环境湿度调节至预设湿度之后，由于湿度调节箱与样品腔相连通，从而能够为样品腔提供预设的环境湿度，此时待测样品处于预设的环境湿度下，能够更加精准的模拟待测样品在实际使用环境状态下的力学性能，进而达到了提高实验结果准确性的目的。

可选的，所述湿度调节组件包括雾化件和送风件，所述雾化件设置于湿度调节箱内，所述湿度调节箱与样品腔之间连通有送风管和吸风管，所述送风管和吸风管上设置有用于启闭送风管和吸风管的阀门，所述湿度调节箱上连通有补水管，所述补水管上设置有用于启闭补水管的阀门。

通过采用上述技术方案，启动雾化件和送风件，即可调节湿度调节箱内的环境湿度，待湿度调节箱内的环境湿度为预设值之后，打开送风管的阀门，即可通过离心风机将湿度调节箱内的空气输送至样品腔内，以使样品的实验环境处于预设的湿度条件下，随着使用时间的进行，当湿度调节箱内的水位较低时，打开补水管上的阀门，即可通过外接水源对补水箱内的水分进行补充，从而保障在整个实验过程中，待测样品始终处于合适的湿度环境下进行实验，进一步保障了实验结果的准确性。

可选的，所述环境调节装置还包括第一检测装置和控制器，所述第一检测装置用于检测样品腔和湿度调节箱内的空气湿度，所述第一检测装置与控制器电性连接，所述控制器根据所述空气湿度的检测结果，控制所述送风管的阀门开启或关闭，或调节阀门流量。

通过采用上述技术方案，在实际的实验过程中，通过雾化件和送风件调节湿度调节箱内的环境湿度，通过第一检测装置对样品腔和湿度调节箱内的空气湿度进行实时检测，当湿度调节箱内的环境湿度未达到预设湿度时，控制器控制送风管的阀门关闭，当湿度调节箱内的环境湿度达到预设湿度时，控制器控制送风管的阀门打开，为样品腔内提供预设湿度的空气，以模拟待测样品在实际使用过程中的环境，通过全自动的监控系统，降低了工作人员的劳动强度的同时，也进一步提高了环境模拟的精度，进一步提高了样品检测的精度。

可选的，所述环境调节装置还包括第二检测装置，所述第二检测装置用于检测湿度调节箱内的水位，所述第二检测装置与控制器电性连接，所述控制器根据所述水位的检测结果，控制所述补水管的阀门开启或关闭。

通过采用上述技术方案，在实际的实验过程中，通过第二检测装置对湿度调节箱内的水位进行监测，当湿度调节箱内的水位低于预设水位高度的时候，控制器控制补水管的阀门开启，以对湿度调节箱内的水位进行调节，当湿度调节箱内的水位高于预设水位的时候，控制器控制补水管的阀门关闭并开启排水口进行排水，通过全自动的监控系统，降低了工作人员的劳动强度的同时，也进一步提高了环境模拟的精度，进一步提高了样品检测的精度。

可选的，所述第二检测装置包括第一探针、第二探针和第三探针，所述第一探针设置于湿度调节箱顶部，所述第二探针设置于水位感应器上方，所述第三探针设置于湿度调节箱的底部。

通过采用上述技术方案，在对湿度调节箱内部的水位进行检测的时候，通过分开设置的第一探针、第二探针以及第三探针，能够对湿度调节箱内的水位进行更准确的检测。

可选的，所述送风件包括离心风机和干燥装置，所述离心风机设置于湿度调节箱的侧壁上，所述干燥装置与离心风机的输入端连通，所述干燥装置远离离心风机的一端与样品腔连通，所述离心风机的输出端与湿度调节箱连通。

通过采用上述技术方案，在实验的过程中，通过第一检测装置对湿度调节箱和样品腔内的空气湿度进行检测，若样品腔内空气湿度未达到预设值时，启动雾化件和送风件，离心风机将湿度调节箱内的水雾抽离，并与干燥装置干燥后的空气混合到特定湿度值之后，开启送风管电动风阀，将特定湿度的湿空气输入样品腔内。

可选的，所述夹持组件包括上夹具和下夹具，所述上夹具和下夹具均固定设置于驱动组件上，所述驱动组件用于驱使上夹具和下夹具朝向相互靠近或远离的方向运移动，所述上夹具和下夹具同轴设置，。

通过采用上述技术方案，通过同轴设置的上夹具和下夹具，在对待测样品进行夹紧定位的时候，采用低应力夹持方法，选用合适的包埋剂将将样品两端进行包埋固定，可选的包埋剂包括但不限于可用自凝树脂、石蜡、火棉胶等。低应力夹持方法避免在加载过程中待测样品的晃动偏移，减少了测试过程中由于测试组件与待测样品产生相对位移导致的误差，且能够在一定程度上避免夹具对待测样品造成损伤，进一步提高了待测样品的实验精度。

第二方面，本申请提供的一种湿度可控或液态环境原位力学实验系统，采用如下技术方案：

一种用于原位X射线测试业态环境和湿度可控环境的学实验系统，此系统包括上述的力学实验装置、X射线测试装置和隔振台，所述力学实验装置和X射线测试装置安装于隔振台上；所述X射线测试装置包括射线源和探测器。

通过采用上述技术方案，在实际的使用过程中，力学实验装置的底座和X射线测试装置安装在同一个隔振台上，在实际的使用过程中，可同时收集样品的应力、应变信息，以及扫描二维投影图像或散射、衍射图谱；在力学试验过程中，根据既定时间间隔采集样品的应力、应变信息，二维投影图像或散射、衍射图谱，能够分析测试过程中样品内部组织的形貌变化或样品各相结构信息，并为分析样品内部损伤和失效机理及相变提供丰富的信息。

第三方面，本申请提供的一种湿度可控或液态环境原位力学实验检测方法，采用如下技术方案：

一种用于原位X射线测试湿度可控或液态环境的力学实验检测方法，包括以下步骤：

根据实验需求选择上夹具和下夹具安装至驱动组件上，通过驱动组件带动夹具移动，根据待测样品的长度将夹具移动至合适的位置，并安装待测样品；打开第一检测装置、第二检测装置和控制器，调节湿度调节箱内的水位至预设水位；打开雾化件和送风件，调节湿度调节箱内的空气湿度至预设空气湿度；打开送风管，将预设湿度空气输送至样品腔内；启动X射线测试装置和力学实验装置的驱动组件，通过驱动组件带动夹具和待测样品移动，并对样品进行原位X射线二维投影成像或散射和衍射实验。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过环境调节装置对样品腔内的环境湿度进行调节，待样品腔内的环境湿度调节至预设湿度之后，或通过液态环境箱为待测样品提供液态环境后，即可通过驱动组件带动夹持组件移动，对待测样品施加作用力，即可模拟样品在实际使用环境状态下的力学性能，显著的提高了实验结果的准确性；

2.本申请力学试验装置整体尺寸小，重量轻，只需通过更换样品腔内部的夹具或压头，就可安装在X射线测试装置中，在该设备下对待测样品进行拉伸、压缩、三点弯曲或四点弯曲加载模式的测试；

3.在力学试验过程中，根据既定时间间隔采集样品的位移、载荷数据、X射线二维投影成像图像或散射和衍射图谱，能够分析测试过程中样品内部组织的形貌变化或样品各相结构信息，并为分析待测样品内部损伤、失效机理及相变提供丰富的信息；

4.低应力夹持方式：通过同轴设置的上夹具和下夹具，在对待测样品进行夹紧定位的时候，采用低应力夹持方法，选用合适的包埋剂将样品两端进行包埋固定，可选的包埋剂包括但不限于自凝树脂、石蜡、火棉胶等。低应力夹持方法避免在加载过程中待测样品的晃动偏移，且能够在一定程度上避免夹具对待测样品造成损伤，进一步提高了待测样品的实验精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例的整体结构示意图；

图2为本申请实施例的一种实施方式的结构示意图；

图3为本申请实施例的另一种实施方式的结构示意图；

图4为本申请实施例中夹持组件的结构示意图；

图5为本申请实施例的环境调节装置的结构示意图；

图6为本申请实施例的实验装置的实验原理示意图。

图标：100、驱动组件；11、滑动部件；12、固定支座；13、驱动电机；14、丝杠；15、活动块；16、驱动电机；101、固定轴；102、固定悬臂；103、力值传感器臂支架；104、加载机构连接件；200、测试组件；21、调节板；22、力值传感器；23、上夹具；24、下夹具；25、拉伸夹具；26、压缩夹具；27、三点弯曲夹具；28、四点弯曲夹具；300、环境调节装置；301、湿度调节箱；31、送风管；32、电磁阀；33、离心风机；34、水位感应器；35、排水口；36、雾化件；37、吸风管；38、干燥装置；39、电动风阀；40、样品腔；400、底座；601、射线源；602、探测器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

实施例1

本申请实施例公开一种液态环境或湿度可控环境原位力学实验装置。

参照图1，一种液态环境或湿度可控环境原位力学实验装置，包括底座400，底座400上设置有夹持组件，驱动组件100以及样品腔40；

夹持组件，固定设置于驱动组件100上，夹持组件用于夹持待测样品；

驱动组件100，通过固定轴101固定设置于底座400，驱动组件100用于带动夹持组件移动；

样品腔40，用于容纳待测样品，作为本申请的一种实施方式，样品腔40设置为液态环境箱，为待测样品提供液态环境。

作为本申请的另一种实施方式，样品腔在侧壁设置有环境调节装置300，所述环境调节装置300用于给待测样品提供特定湿度。

其中，参照图1，底座400上设置有测试组件200，测试组件200与驱动组件100相连，测试组件200包括力值传感器22和夹持组件，用于夹持待测样品，夹持组件设置于样品腔40内。

参照图1，驱动组件100包括滑动部件11、固定支座12、驱动电机13、丝杠14和活动块15，用于对待测样品施加预设力；滑动部件11正面的上下两端分别固定有驱动电机13和固定支座12，固定支座12上设置有固定悬臂102，驱动电机13与外部电源电性连接并通过控制开关进行控制，能实现正反转，带动丝杠14转动，实现活动块15以及夹持组件上下移动，即可调节样品的受力大小。另外，底座400和滑动部件11上分别设置有轴孔，固定轴101穿插在底座400和滑动部件11上的轴孔内。

参照图1，测试组件200中上夹具23通过力值传感器臂支架103固定安装在驱动电机13的活动块15上，驱动电机13带动力值传感器臂支架103实现带动上夹具的上下移动，力值传感器臂支架103从上往下依次安装调节板21、力值传感器22、加载机构连接件104、上夹具以及样品腔。下夹具24通过固定悬臂102固定安装在固定支座12上，固定悬臂102从下往上依次安装样品腔、下夹具24。

参照图2、3，作为本申请的另一种实施方式，滑动部件11下端同时固定有驱动电机16，驱动电机16带动调节丝杠转动，实现活动块以及驱动组件100机械臂升降，进而实现样品腔40和下夹具24的升降即可调节样品的力学刺激。

参照图4，夹持组件包括拉伸夹具25、压缩夹具26、三点弯曲夹具27以及四点弯曲夹具28，根据不同的实验场景更换不同类型的夹具，每种类型的夹具均包括上下同轴的上夹具23和下夹具24。

通过同轴设置的上夹具23和下夹具24，在对待测样品进行夹紧定位的时候，采用低应力夹持方法，选用合适的包埋剂将样品两端进行包埋固定，可选的包埋剂包括但不限于自凝树脂、石蜡、火棉胶等。低应力夹持方法避免在加载过程中样品的晃动偏移，且能够在一定程度上避免夹具对待测样品造成损伤，进一步提高了待测样品的实验精度。

参照图1和图5，环境调节装置300包括湿度调节箱301，湿度调节箱301设置于样品腔40侧壁，湿度调节箱301与样品腔40相连通，湿度调节箱301内设置有湿度调节组件。

当需要调节待测样品所处的环境湿度的时候，启动湿度调节组件即可对湿度调节箱301内的环境湿度进行调节，待湿度调节箱301内的环境湿度调节至预设湿度之后，由于湿度调节箱301与样品腔40相连通，从而能够为样品腔40提供预设的环境湿度，此时待测样品处于预设的环境湿度下，能够更加精准的模拟待测样品在实际使用环境状态下的力学性能，进而达到了提高实验结果准确性的目的。

参照图5，湿度调节组件包括雾化件36和送风件，雾化件36设置于湿度调节箱301内，湿度调节箱301与样品腔40之间连通有送风管31和吸风管37，送风管31和吸风管37上设置有用于启闭送风管31和吸风管37的阀门，湿度调节箱301上连通有补水管，补水管上设置有用于启闭补水管的电磁阀32，湿度调节箱301是开设有排水口35，排水口35上连通有排水管。

作为本申请的一种实施方式，参照图5，雾化件36设置为超声波雾化片，在实际使用的过程中，通过超声波雾化片36的高频谐振对湿度调节箱301内的水分进行雾化，离心风机33将水雾抽离，并与干燥装置38干燥后的空气混合到特定湿度值，从而能够调节湿度调节箱301内的空气湿度。

启动雾化件36和送风件，即可调节湿度调节箱301内的环境湿度，待湿度调节箱301内的环境湿度为预设值之后，打开送风管31的阀门，即可将湿度调节箱301内的空气输送至样品腔40内，以使待测样品的实验环境处于预设的湿度条件下，随着使用时间的进行，当湿度调节箱301内的水位较低时，打开补水管上的阀门，即可通过外接水源对补水箱内的水分进行补充，从而保障在整个实验过程中，待测样品始终处于合适的湿度环境下进行实验，进一步保障了实验结果的准确性。

参照图5，环境调节装置300还包括第一检测装置和控制器，第一检测装置用于检测样品腔40和湿度调节箱301内的空气湿度，第一检测装置与控制器电性连接，控制器根据空气湿度的检测结果，控制送风管31的阀门开启或关闭。

在实际的实验过程中，通过雾化件36和送风件调节湿度调节箱301内的环境湿度，通过第一检测装置对湿度调节箱301内的空气湿度进行实时检测，当湿度调节箱301内的环境湿度未达到预设湿度时，控制器控制送风管31的阀门关闭，当湿度调节箱301内的环境湿度达到预设湿度时，控制器控制送风管31的阀门打开，为样品腔40内提供预设湿度的空气，以模拟待测样品在实际使用过程中的环境，通过全自动的监控系统，降低了工作人员的劳动强度的同时，也进一步提高了环境模拟的精度，进一步提高了样品检测的精度。

参照图5，环境调节装置300还包括第二检测装置，第二检测装置用于检测湿度调节箱301内的水位，第二检测装置与控制器电性连接，控制器根据水位的检测结果，控制补水管的阀门开启或关闭。

在实际的实验过程中，通过第二检测装置对湿度调节箱301内的水位进行监测，当湿度调节箱301内的水位低于预设水位的时候，控制器控制补水管的阀门开启，以对湿度调节箱301内的水位进行调节，当湿度调节箱301内的水位高于预设水位的时候，控制器控制补水管的阀门关闭并打开排水口35进行排水，通过全自动的监控系统，降低了工作人员的劳动强度的同时，也进一步提高了环境模拟的精度，进一步提高了样品检测的精度。

作为本申请的一种实施方式，第二检测装置包括第一探针、第二探针和第三探针，第一探针设置于湿度调节箱301顶部，第二探针设置于水位感应器34上方，第三探针设置于湿度调节箱301的底部。

在对湿度调节箱301内部的水位进行检测的时候，通过分开设置的第一探针、第二探针以及第三探针，能够对湿度调节箱301内的水位进行更准确的检测。

参照图1、5，送风件包括离心风机33和干燥装置38，离心风机33设置于湿度调节箱301的侧壁上，干燥装置38与离心风机33的输入端连通，干燥装置38远离离心风机33的一端与样品腔40连通有吸风管37，吸风管37上设置有用于启闭吸风管37的电动风阀39，离心风机33的输出端与湿度调节箱301连通。

在实验的过程中，通过第一检测装置对湿度调节箱301和样品腔40内的空气湿度进行检测，若湿度调节箱301内的空气湿度未达到预设值时，启动雾化件36和离心风机33，离心风机33将湿度调节箱301内的水雾抽离，并与干燥装置38干燥后的空气进行混合之后，输入样品腔40内。

作为本申请的一种实施方式，第一检测装置设置为湿度传感器，湿度传感器设置有两个，其中一个湿度传感器检测湿度调节箱301内的空气湿度，另一个湿度传感器检测样品腔40内的空气湿度。

本申请实施例一种力学实验装置的实施原理为：

在实际的工作过程中，当需要对待测样品进行力学性能检测的时候，首先通过夹持组件将样品安装固定，随后通过环境调节装置300对样品腔40内的环境湿度进行调节，待样品腔40内的环境湿度调节至预设湿度之后，即可通过驱动组件100带动夹持组件移动，对待测样品施加作用力，即可模拟样品在实际使用环境状态下的力学性能，显著的提高了实验结果的准确性。

实施例2

本申请实施例公开一种湿度可控或液态环境原位力学实验系统。

参照图6，本发明实施例提供的一种用于原位X射线测试液态环境和湿度可控环境的实验系统，此系统包括上述的力学实验装置、X射线测试装置和隔振台，所述力学实验装置和X射线测试装置安装于隔振台上；所述X射线测试装置包括射线源601和探测器602；所述X射线测试装置的功能包括X射线二维投影成像或散射和衍射测试。

本申请实施例一种湿度可控或液态环境原位力学实验系统的实施原理为：

在实际的使用过程中，力学实验装置的底座400和X射线测试装置安装在同一个隔振台上，可同时收集样品的应力、应变信息，二维投影图像或散射、衍射图谱；在力学试验过程中，根据既定时间间隔采集样品的应力、应变信息，二维投影图像或散射、衍射图谱，能够分析测试过程中样品内部组织的形貌变化或样品各相结构信息，并为分析样品内部损伤和失效机理及相变提供丰富的信息。

实施例3

本申请实施例公开一种湿度可控或液态环境原位力学实验检测方法。

一种湿度可控或液态环境原位力学实验检测方法，包括以下步骤：

根据实验需求选择夹持组件安装至驱动组件100上，通过驱动组件100带动夹具移动，根据待测样品的长度将夹具移动至合适的位置，并安装待测样品；打开第一检测装置、第二检测装置和控制器，调节湿度调节箱301内的水位至预设水位；打开雾化件36和送风件，调节湿度调节箱301内的空气湿度至预设空气湿度；打开送风管，将预设湿度空气输送至样品腔40内；启动X射线测试装置和力学实验装置的驱动组件100，通过驱动组件带动夹具和待测样品移动，并对样品进行原位X射线二维投影成像或散射和衍射实验。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液态环境或湿度可控环境原位力学实验装置，其特征在于，包括底座，所述底座上设置有夹持组件，驱动组件以及样品腔；

夹持组件，固定设置于驱动组件上，所述夹持组件用于夹持待测样品；

驱动组件，通过固定轴固定设置于底座上，所述驱动组件用于带动夹持组件移动；

驱动组件包括驱动电机，驱动电机与外部电源电性连接并通过控制开关进行控制，驱动电机用于带动夹持组件移动，即可调节样品的受力大小；

样品腔，用于容纳待检测样品，所述样品腔设置为液态环境箱，为待测样品提供液态环境。

2.根据权利要求1所述的一种液态环境或湿度可控环境原位力学实验装置，其特征在于，所述样品腔的侧壁设置有环境调节装置，所述环境调节装置用于给待测样品提供特定湿度环境；

所述环境调节装置包括湿度调节箱，所述湿度调节箱设置于样品腔侧壁，所述湿度调节箱与样品腔相连通，所述湿度调节箱内设置有湿度调节组件。

3.根据权利要求2所述的一种液态环境或湿度可控环境原位力学实验装置，其特征在于，所述湿度调节组件包括雾化件和送风件，所述雾化件设置于湿度调节箱内，所述湿度调节箱与样品腔之间连通有送风管和吸风管，所述送风管和吸风管上均设置有阀门，所述湿度调节箱上连通有补水管，所述补水管上设置有用于启闭补水管的阀门。

4.根据权利要求3所述的一种液态环境或湿度可控环境原位力学实验装置，其特征在于，所述环境调节装置还包括第一检测装置和控制器，所述第一检测装置用于检测样品腔和湿度调节箱内的空气湿度，所述第一检测装置与控制器电性连接，所述控制器根据所述空气湿度的检测结果，控制所述送风管的阀门开启或关闭，或调节阀门流量。

5.根据权利要求4所述的一种液态环境或湿度可控环境原位力学实验装置，其特征在于，所述环境调节装置还包括第二检测装置，所述第二检测装置用于检测湿度调节箱内的水位，所述第二检测装置与控制器电性连接，所述控制器根据所述水位的检测结果，控制所述补水管的阀门开启或关闭。

6.根据权利要求5所述的一种液态环境或湿度可控环境原位力学实验装置，其特征在于，所述第二检测装置包括第一探针、第二探针和第三探针，所述第一探针设置于湿度调节箱顶部，所述第二探针设置于湿度调节箱的侧壁，所述第三探针设置于湿度调节箱的底部。

7.根据权利要求3所述的一种液态环境或湿度可控环境原位力学实验装置，其特征在于，所述送风件包括离心风机和干燥装置，所述离心风机设置于湿度调节箱的侧壁上，所述干燥装置与离心风机的输入端连通，所述干燥装置远离离心风机的一端与样品腔连通，所述离心风机的输出端与湿度调节箱连通。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种液态环境或湿度可控环境原位力学实验装置，其特征在于，所述夹持组件包括上夹具和下夹具，所述上夹具和下夹具均固定设置于驱动组件上，所述驱动组件用于驱使上夹具和下夹具朝向相互靠近或远离的方向运动，所述上夹具和下夹具同轴设置。

9.一种湿度可控或液态环境原位力学实验系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的一种力学实验装置；

还包括X射线测试装置和隔振台，所述力学实验装置和X射线测试装置安装于隔振台上；所述X射线测试装置包括射线源和探测器。

10.一种湿度可控或液态环境原位力学实验检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据实验需求选择上夹具和下夹具安装至驱动组件上，并通过驱动组件带动上夹具和下夹具移动，根据待测样品的长度将夹具移动至合适的位置，并安装待测样品；

打开第一检测装置、第二检测装置和控制器，反馈样品腔与湿度调节箱内湿度值与湿度调节箱内水位值，调节湿度调节箱内的水位至预设水位；

打开雾化件和送风件，调节湿度调节箱内的空气湿度至预设空气湿度；

打开送风管，将预设湿度空气输送至样品腔内；

启动X射线测试装置和力学实验装置的驱动组件，通过驱动组件带动夹具夹持待测样品移动，并对样品进行原位X射线二维投影成像或散射和衍射实验。

Images