CN116698599A - 力学性能测定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种力学性能测定系统及方法。其中，力学性能测定系统包括操作件、应力检测组件、位移检测组件和数据处理组件。其中，所述操作件包括相互连接的操作部和载荷施加部，所述载荷施加部用于向待测件施加载荷；所述应力检测组件设于所述操作件且至少用于检测在第一预设方向上所述载荷的大小；所述位移检测组件设于所述操作件且用于检测所述载荷施加部的位移；所述数据处理组件用于根据所述应力检测组件和所述位移检测组件的检测结果确定所述待测件的力学性能。本发明受操作空间的影响小，可以实现在体材料的力学性能的测量，操作方便。

Description

力学性能测定系统及方法

技术领域

本发明涉及材料力学性能测定技术领域，尤其是涉及一种力学性能测定系统及方法。

背景技术

材料的力学性能，如弹塑性、抗拉强度等，基本决定了材料行使功能的稳定性与可靠性。应力应变测试是表征材料力学性能的基本手段，通过对材料施加外力作用，并观测材料的形变响应来刻画材料的弹塑性。目前，常见的应力应变测试设备虽然测量精准，但往往体积较大，且仅针对一般离体材料测试，在要求便携快速、在体测量的场合十分受限。

比如，在全膝关节置换手术中，韧带平衡技术是手术成败的关键。手术期间，需要对膝关节处韧带，如后交叉韧带的力学性能进行有效性评价，以及时调整韧带张力，指导正确的假体选择和临床决策。由于韧带张力需要在体测量，且操作空间有限，现有的应力应变测试设备无法使用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种力学性能测定系统，受操作空间的影响小，可以实现在体材料的力学性能的测量，操作方便。

根据本发明第一方面实施例的力学性能测定系统，包括：

操作件，所述操作件包括相互连接的操作部和载荷施加部，所述载荷施加部用于向待测件施加载荷；

应力检测组件，所述应力检测组件设于所述操作件且至少用于检测在第一预设方向上所述载荷的大小；

位移检测组件，所述位移检测组件设于所述操作件且用于检测所述载荷施加部的位移；

数据处理组件，所述数据处理组件用于根据所述应力检测组件和所述位移检测组件的检测结果确定所述待测件的力学性能。

根据本发明实施例的力学性能测定系统，当测量韧带等在体材料时，通过手持或者辅助器械支撑操作部，载荷施加部与待测件接触并拉或压待测件的方式，向待测件施加载荷，与此同时，应力检测组件会检测载荷的大小以及载荷施加部的位移大小，即待测件的形变大小，从而可以根据载荷的大小和位移大小确定待测材料的力学性能，由此，本发明的力学性能测定系统可以实现在体材料的力学性能测量，受操作空间的影响小，操作方便，需要对膝关节处韧带，如后交叉韧带的力学性能进行有效性评价时，可以根据测量获得的力学性能及时调整韧带张力，指导正确的假体选择和临床决策；另外通过设置数据处理组件，数据处理组件可以根据应力检测组件和位移检测组件的检测结果确定待测件的力学性能，从而可以使得本发明的力学性能测定系统使用更加方便。

根据本发明的一些实施例，所述位移检测组件包括距离传感器和/或姿态传感器，所述距离传感器用于检测所述载荷施加部在所述第一预设方向上的位移，所述姿态传感器用于检测所述载荷施加部的空间加速度。

根据本发明的一些实施例，所述应力检测组件包括一个应力检测器，所述应力检测器用于检测所述载荷在所述第一预设方向上的大小。

根据本发明的一些实施例，所述应力检测组件包括至少一个第一应力检测器和多个第二应力检测器，所述第一应力检测器用于检测所述载荷在所述第一预设方向上的大小，多个所述第二应力检测器用于检测所述载荷在第二预设方向上的大小，所述第一预设方向与所述第二预设方向相交。

根据本发明的一些实施例，所述第一应力检测器和所述第二应力检测器均设于所述载荷施加部和所述操作部之间，多个所述第二应力检测器沿所述载荷施加部的周向环绕所述第一应力检测器布置。

根据本发明的一些实施例，还包括引导光束发生器，所述引导光束发生器设于所述操作件上，所述引导光束发生器构造成可沿所述第一预设方向发射可见光。

根据本发明的一些实施例，所述载荷施加部为杆件，所述杆件沿所述第一预设方向延伸，所述杆件的一端与所述操作部连接且另一端用于向所述待测件施加载荷。

根据本发明的一些实施例，所述载荷施加部为多个且择一地与所述操作部可拆卸连接，至少一个所述载荷施加部设有勾部，所述勾部用于向所述待测件施加拉力，至少一个所述载荷施加部设有叉部，所述叉部用于向所述待测件施加压力。

根据本发明的一些实施例，所述操作部包括手柄，所述手柄具有中空腔体，所述中空腔体内设有与所述应力检测组件和所述位移检测组件通讯连接的控制组件。

根据本发明的一些实施例，所述操作件还包括壳体，所述壳体设于所述手柄和所述载荷施加部之间，所述应力检测组件设于所述壳体和所述载荷施加部之间，所述位移检测组件设于所述壳体和所述手柄中的至少一个。

本发明第二方面还提出了一种力学性能测定方法。

根据本发明第二方面实施例的力学性能测定方法，基于本发明第一方面实施例的所述的力学性能测定系统，包括：

通过所述操作件向所述待测件施加载荷；

获取所述载荷的大小、所述载荷施加部的位移，并根据所述载荷的大小、所述载荷施加部的位移确定所述待测件的力学性能。

根据本发明第二方面实施例的力学性能测定方法，可以实现在体材料的力学性能的测量，操作方便。

根据本发明的一些实施例，获取所述载荷施加部的位移，包括：

获取所述载荷施加部沿第一预设方向的位移L₁；

获取所述载荷施加部的空间位移L₂；

根据公式L=wL₁+(1-w)L₂，0≤w≤1计算所述载荷施加部的位移。

根据本发明的一些实施例，在根据公式L=wL₁+(1-w)L₂，0≤w≤1计算所述载荷施加部的位移之前，所述力学性能测定方法还包括：

获取所述载荷施加部的抖动程度，并判断所述载荷施加部的抖动程度是否大于预设抖动程度；

如果是，则舍弃获取的所述载荷的大小、所述载荷施加部的位移；

如果否，则根据所述公式计算所述载荷施加部的位移。

根据本发明的一些实施例，根据所述载荷的大小、所述载荷施加部的位移确定所述待测件的力学性能，包括：

根据所述载荷的大小变化、所述载荷施加部的位移变化得到应力应变曲线；

根据所述应力应变曲线得到所述待测件的弹性系数。

根据本发明的一些实施例，获取所述载荷的大小、所述载荷施加部的位移，并根据所述载荷的大小、所述载荷施加部的位移确定所述待测件的力学性能，包括：

通过所述载荷施加部依次向所述待测件施加不同载荷，使所述载荷施加部依次移动至多个位置；

分别在多个位置处保持所述载荷施加部不动的状态下，拨动所述待测件使所述待测件产生振动，并获取振动过程中所述载荷的振动频率和振动幅度；

根据不同载荷和对应的多个位置状态下所述载荷的振动频率和振动幅度，获取所述待测件的振动特征谱。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明第一方面一种实施例的力学性能测定系统的结构示意图。

图2为本发明第一方面一种实施例的力学性能测定系统的第一爆炸图。

图3为本发明第一方面一种实施例的力学性能测定系统的第二爆炸图。

图4为本发明第一方面另一种实施例的力学性能测定系统的结构示意图。

图5为本发明第一方面另一种实施例的力学性能测定系统的透视图。

图6为本发明第一方面另一种实施例的力学性能测定系统的主视图。

图7为本发明第一方面另一种实施例的力学性能测定系统的爆炸图。

图8为本发明第一方面另一种实施例的力学性能测定系统的剖视图。

图9为本发明第一方面实施例的力学性能测定系统的结构框图。

图10为分析示意图，其中示意出，当载荷施加部的运动路径出现偏移时的受力分析及位移分析。

图11为本发明第二方面实施例的力学性能测定方法的流程框图。

附图标记：

操作件10；

操作部101；手柄1011；筒体1012；盖体1013；载荷施加部102；

杆件1021；壳体103；子壳体104；

应力检测组件20；

应力检测器201；第一应力检测器202；第二应力检测器203；

位移检测组件30；

距离传感器301；姿态传感器302；

数据处理组件40；引导光束发生器50；控制组件60；通讯模块70；

参考平面B。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图来描述本发明实施例的力学性能测定系统及方法。

下面参考图1-图10描述根据本发明第一方面实施例的力学性能测定系统。

根据本发明第一方面实施例的力学性能测定系统包括操作件10、应力检测组件20、位移检测组件30和数据处理组件40，操作件10包括相互连接的操作部101和载荷施加部102，载荷施加部102用于向待测件施加载荷；应力检测组件20设于操作件10且至少用于检测在第一预设方向上载荷的大小；位移检测组件30设于操作件10且用于检测载荷施加部102的位移；数据处理组件40用于根据应力检测组件20和位移检测组件30的检测结果确定待测件的力学性能。

具体而言，操作件10包括相互连接的操作部101和载荷施加部102，用户可以手持操作部101或者采用辅助器械支撑操作操作部101的方式来使用本发明的力学性能测定系统。具体地，例如操作部101可以为手柄1011，操作部101本身不具有驱动能力。操作部101可以手握，因此操作部101的尺寸较小，使用便捷，可以在操作空间有限的场景下使用。

载荷施加部102用于向待测件施加载荷；例如操作件10和载荷施加部102均为刚性件，可以实现力的传递，用户操作操作部101，操作部101会将受到的力传递给载荷施加部102，从而载荷施加部102会向待测件施加载荷；或者在操作部101和载荷施加部102之间设置驱动组件，驱动组件驱动载荷施加部102相对于操作部101相对运动，从而使得载荷施加部102向待测件施加载荷。载荷施加部102可以拉或压待测件。

应力检测组件20设于操作件10且至少用于检测在第一预设方向上载荷的大小；这里，第一预设方向是指应力检测组件20安装于操作件10上后，应力检测组件20自身的检测方向，例如，应力检测组件20的检测方向沿载荷施加部102的延伸方向，则第一预设方向为载荷施加部102的延伸方向。应力检测组件20至少用于检测在第一预设方向上载荷的大小，也就是说，应力检测组件20还可以用于检测与第一预设方向呈一定夹角的第二预设方向上的载荷大小，从而即使载荷施加部102施加载荷的方向偏离第一预设方向，应力检测组件20仍能够较为准确地检测待测件所受到的载荷大小。

数据处理组件40用于根据应力检测组件20和位移检测组件30的检测结果确定待测件的力学性能，可以理解的是，数据处理组件40用于对应力检测组件20和位移检测组件30的检测结果进行处理分析，从而确定待测件的力学性能，由此，相比于人工处理应力检测组件20和位移检测组件30的检测结果，设置数据处理组件40可以使得本发明的力学性能测定系统使用更加方便。

根据本发明实施例的力学性能测定系统，当测量韧带等在体材料时，通过手持或者辅助器械支撑操作部101，载荷施加部102与待测件接触并拉或压待测件的方式，向待测件施加载荷，与此同时，应力检测组件20会检测载荷的大小以及载荷施加部102的位移大小，即待测件的形变大小，从而可以根据载荷的大小和位移大小确定待测材料的力学性能，由此，本发明的力学性能测定系统可以实现在体材料的力学性能测量，受操作空间的影响小，操作方便，需要对膝关节处韧带，如后交叉韧带的力学性能进行有效性评价时，可以根据测量获得的力学性能及时调整韧带张力，指导正确的假体选择和临床决策；另外通过设置数据处理组件40，数据处理组件40可以根据应力检测组件20和位移检测组件30的检测结果确定待测件的力学性能，从而可以使得本发明的力学性能测定系统使用更加方便。

根据本发明的一些实施例，位移检测组件30包括距离传感器301和/或姿态传感器302，距离传感器301用于检测载荷施加部102在第一预设方向上的位移，姿态传感器302用于检测载荷施加部102的空间加速度。也就是说，可以单独在操作件10上设置距离传感器301；或者，单独在操作件10上设置姿态传感器302；或者，同时在操作件10上设置距离传感器301和姿态传感器302。可以理解的是，距离传感器301用于检测载荷施加部102相对于参考平面B的位移，这里的参考平面B可以为靠近韧带的某个部位，或者，为额外设置的参考平面B，例如固定的平面板件。

需要说明一下，若载荷施加部102在向待测件施加载荷的过程中，待测件可以保持沿第一预设方向发生变形，此时仅设置用于检测载荷施加部102在第一预设方向上的位移的距离传感器301，可以得到较为准确的位移检测结果。当操作件10未沿第一预设方向发生移动，例如如图10所示，载荷施加部102的实际位移为L₂，此时，若仅设置距离传感器301，距离传感器301测得的位移为L₁，则会出现得到的待测件的力学性能不够准确的问题，此时，姿态传感器302可以检测载荷施加部102的空间加速度，将载荷施加部102测得的空间加速度进行二次积分便可以得到操作件10的实际位移L₂,此时，仅设置用于检测载荷施加部102的空间加速度的姿态传感器302位移检测结果较为准确。但除此之外，姿态传感器302的检测精度还会受到环境温度的影响，距离传感器301的检测精度还会受到参考平面B的影响，例如，参考平面B平整度较差，此时距离传感器301的检测结果的偏差较大，因此，通过同时设置距离传感器301和姿态传感器302，综合考虑姿态传感器302和距离传感器301的检测结果，从而有利于获得更加准确的位移检测结果。此外，还可以通过姿态传感器302的检测结果判断载荷施加部102施加载荷的方向是否偏离第一预设方向，例如当根据姿态传感器302的检测结果判断出载荷施加部102具有超过一定程度的偏离第一预设方向的加速度时，则重新进行测定过程，保证力学性能测定结果的准确性。

根据本发明的一些实施例，如图1至图3所示，应力检测组件20包括一个应力检测器201，应力检测器201用于检测载荷在第一预设方向上的大小。可以理解的是，只设置一个应力检测器201，结构更加简单，当载荷施加部102施加载荷的方向为第一预设方向时，只设置一个应力检测器201可以满足检测要求。

根据本发明的一些实施例，如图4至图8所示，应力检测组件20包括至少一个第一应力检测器202和多个第二应力检测器203，第一应力检测器202用于检测载荷在第一预设方向上的大小，多个第二应力检测器203用于检测载荷在第二预设方向上的大小，第一预设方向与第二预设方向相交，例如第一预设方向可以和第二预设方向垂直，或者第一预设方向和第二预设方向之间的夹角为30°、60°等等。可以理解的是，当载荷施加部102施加载荷的方向偏离第一预设方向时，可以根据第一预设方向和第二预设方向之间的夹角对第一应力检测器202的检测结果和第二应力检测器203的检测结果进行合成，以获得实际的载荷大小。例如，当第一应力检测器202检测到的在第一预设方向上的载荷为，第二应力检测器203检测到的在第二预设方向上的载荷为/>，则待测件实际所受到的载荷大小为F=|/>+|，从而可以获得更加准确的载荷大小。另外，还可以通过判断多个第二应力检测器203的检测结果是否大于预设值，即如果第二应力检测器203的检测结果大于预设值，则可以舍弃此次测量结果，以保证力学性能测定结果的准确性。

根据本发明的一些实施例，第一应力检测器202和第二应力检测器203均设于载荷施加部102和操作部101之间，多个第二应力检测器203沿载荷施加部102的周向环绕第一应力检测器202布置。例如，如图4至图8所示，载荷施加部102为杆件1021时，第一应力检测器202设于杆件1021的一端与操作部101之间，第二应力检测器203沿杆件1021的周向且环绕第一应力检测器202布置，且设于载荷施加部102和操作部101之间，从而第二应力检测器203可以测量得到沿杆件1021径向方向上的载荷大小。

更为具体地，应力检测器201、第一应力检测器202、第二应力检测器203可以为应变片式应力传感器。

在一些具体的实施例中，距离传感器301可以为多点TOF飞行时间传感器或双目视觉传感器或霍尔测距传感器。

在一些具体的实施例中，姿态传感器302可以为采用三轴加速度传感器。

根据本发明的一些实施例，如图1至图3所示，力学性能测定系统还包括引导光束发生器50，引导光束发生器50设于操作件10上，引导光束发生器50构造成可沿第一预设方向发射可见光，可以理解的是，载荷施加部102向待测件施加载荷时，通过引导光束发生器50沿第一预设方向发射可见光，发射的可见光可以在待测件的周围某处形成光点，可以通过判断光点是否发生大幅移动，来判断载荷施加部102是否发生大幅偏移，若发生了大幅偏移，则可以舍弃此次测量结果，重新测量，以保证力学性能测定结果的准确性。

根据本发明的一些实施例，如图1至图8所示，载荷施加部102为杆件1021，杆件1021沿第一预设方向延伸，杆件1021的一端与操作部101连接且另一端用于向待测件施加载荷。可以理解的是，采用杆件1021作为载荷施加部102，杆件1021受操作空间的影响小，有利于实现在体材料的力学性能测量，操作也更加方便。

根据本发明的一些实施例，载荷施加部102为多个且择一地与操作部101可拆卸连接，至少一个载荷施加部102设有勾部，勾部用于向待测件施加拉力（如图1至图8所示），至少一个载荷施加部102设有叉部，叉部用于向待测件施加压力，需要说明的是，由于韧带呈条带状，因此采用勾部向待测件施加拉力、采用叉部向韧带施加压力，韧带不易与载荷施加部102脱离。可以理解的是，通过更换载荷施加部102，可以拓宽本发明的力学性能测定系统的应用场景，使得本发明的力学性能测定系统可以在多个应用场景下使用。

更为具体地，载荷施加部102可以与操作部101采用螺纹连接的方式连接，或者采用相互卡接的方式相互连接。当应力检测器201或第一应力检测器202连接在载荷施加部102和操作部101之间时，载荷施加部102可以通过与应力检测器201或第一应力检测器202可拆卸连接，从而实现与操作部101可拆卸连接。

根据本发明的一些实施例，操作部101包括手柄1011，手柄1011具有中空腔体，中空腔体内设有与应力检测组件20和位移检测组件30通讯连接的控制组件60。在手柄1011中设置中空腔体用于容纳控制组件60，这样，外观更加美观，结构更加紧凑。

更为具体地，如图9所示，应力检测组件20和位移检测组件30通过通讯模块70与控制组件60通讯连接。通讯模块70可以为通讯线缆、无线通讯模块等等，无线通讯模块可以为蓝牙通讯模块或局域网通讯模块。

根据本发明的一些实施例，操作件10还包括壳体103，壳体103设于手柄1011和载荷施加部102之间，应力检测组件20设于壳体103和载荷施加部102之间，位移检测组件30设于壳体103和手柄1011中的至少一个。这样，结构布局合理紧凑。

在一些具体的实施例中，壳体103、手柄1011等均为硬质不锈钢材质，一方面，便于消毒清洗，适合于医用场景；另一方面，使用寿命长，不易发生变形，由于保证测量精度。

在一些具体的实施例中，如图8所示，手柄1011具有中空腔体，中空腔体中设有子壳体104，第一应力检测器202设于子壳体104的外侧一端，杆件1021穿设于子壳体104且杆件1021的一端与第一应力检测器202连接，第二应力检测器203设于壳体103内且沿杆件1021的周向间隔开布置。

在一些具体的例子中，如图3所示，手柄1011包括筒体1012和盖体1013，盖体1013拆卸地盖设于筒体1012的一端，筒体1012内可设有电源，例如锂电池。

下面参考图11描述根据本发明第二方面实施例的力学性能测定方法。

根据本发明第二方面实施例的力学性能测定方法，基于本发明第一方面实施例的力学性能测定系统，可以包括如下步骤：

S1：通过操作件10向待测件施加载荷；

S2：获取载荷的大小、载荷施加部102的位移，并根据载荷的大小、载荷施加部102的位移确定待测件的力学性能。

更为具体地，当测量韧带等在体材料时，通过手持或者辅助器械支撑操作部101，载荷施加部102与待测件接触并拉或压待测件的方式，向待测件施加载荷，与此同时，应力检测组件20会检测载荷的大小以及载荷施加部102的位移大小，即待测件的形变大小，从而可以根据载荷的大小和位移大小确定待测材料的力学性能，由此，本发明的力学性能测定系统可以实现在体材料的力学性能测量，受操作空间的影响小，操作方便，需要对膝关节处韧带，如后交叉韧带的力学性能进行有效性评价时，可以根据测量获得的力学性能及时调整韧带张力，指导正确的假体选择和临床决策。

在一些具体的实施例中，数据处理组件40获取应力检测组件20检测得到的载荷大小和位移检测组件30检测得到的位移大小确定待测件的力学性能，从而可以使得本发明的力学性能测定系统使用更加方便。

在一些实施例中,获取载荷施加部102的位移，可以包括如下步骤：

S201：数据处理组件40获取距离传感器301检测到的载荷施加部102沿第一预设方向的位移L₁；

S202：数据处理组件40获取姿态传感器302检测到的载荷施加部102的空间位移L₂；可以理解的是，步骤S201和步骤S202可以同步进行也可以先后依次进行。

S203：数据处理组件40根据公式L=wL₁+(1-w)L₂，0≤w≤1计算载荷施加部102的位移，需要说明的是，w的计算方法以及具体值根据距离传感器301的参考平面B复杂情况进行确定。通过将距离传感器301检测到的数据与姿态传感器302融合，有利于保证在手持状态下面对复杂参考面获得较高精度的距离检测结果。

根据本发明的一些实施例，在根据公式L=wL₁+(1-w)L₂，0≤w≤1计算载荷施加部102的位移之前，力学性能测定方法还包括：

数据处理组件40获取载荷施加部102的抖动程度，并判断载荷施加部102的抖动程度是否大于预设抖动程度；其中，获取载荷施加部102的抖动程度既可以为通过姿态传感器302的检测结果判断载荷施加部102的抖动程度，也可以根据第二应力检测器203的检测结果判断载荷施加部102的抖动程度。如果是，则舍弃获取的载荷的大小、载荷施加部102的位移，重新进行测量；如果否，则根据公式计算载荷施加部102的位移，从而有利于保证材料力学性能测定结果的可靠性。

更为具体地，数据处理组件40包括带有无线通信功能的计算机硬件以及软件。例如，软件部分具体可以配置如下，设置抖动检测限D=10mm，即如果加载过程中杆件1021在径向平面的抖动范围超出10mm，则舍弃获取的载荷的大小、载荷施加部102的位移。

根据本发明的一些实施例，根据载荷的大小、载荷施加部102的位移确定待测件的力学性能，包括根据载荷的大小变化和方向变化、载荷施加部102的位移变化得到应力应变曲线；根据应力应变曲线得到待测件的弹性系数。例如，实际操作时，缓慢均匀拉动待测件使待测件发生变形，例如，缓慢将待测件从初始状态拉动至第一状态，在第一状态下，载荷施加部的位移大小为20mm，在此过程中应力检测组件20检测在载荷大小变化，位移检测组件30检测载荷施加部102的位移大小变化，数据处理组件40对应力检测组件20和位移检测组件30的检测结果进行处理，从而得到应力应变曲线，在根据应力应变曲线得到待测件的弹性系数。

根据本发明的一些实施例，获取载荷的大小、载荷施加部102的位移，并根据载荷的大小、载荷施加部102的位移确定待测件的力学性能，包括：

通过载荷施加部102依次向待测件施加不同载荷，使载荷施加部102依次移动至多个位置；

分别在多个位置处保持载荷施加部102不动的状态下，拨动待测件使待测件产生振动，并获取振动过程中载荷的振动频率和振动幅度；

根据不同载荷和对应的多个位置状态下载荷的振动频率和振动幅度，获取待测件的振动特征谱。也就是说，本发明除了常规的应力应变分析测量，还可测量待测件的振动特征谱，获知待测件的动态材料特性。

例如，首先，依次向待测件施加4次不同大小的沿同一方向的拉力使得载荷施加部的位移；在保持位移/>时拨动待测件，应力检测组件20测量载荷/>的波动变化，其中，/>，即从拨动后持续测量3s；通过谱分析方法分析/>的波动变化得到/>的振动频率P_i(t)，进而得到待测件的振动特征谱。其中，谱分析方法可以为傅里叶谱分析、小波谱分析或希尔伯特谱分析等谱分析方法。

在一些实施例中，应力检测组件20和位移检测组件30在控制组件60的控制下以100Hz的采样率同步采集，并通过蓝牙通信模块转发至数据处理组件40。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (15)

1.一种力学性能测定系统，其特征在于，包括：

操作件，所述操作件包括相互连接的操作部和载荷施加部，所述载荷施加部用于向待测件施加载荷；

应力检测组件，所述应力检测组件设于所述操作件且至少用于检测在第一预设方向上所述载荷的大小；

位移检测组件，所述位移检测组件设于所述操作件且用于检测所述载荷施加部的位移；

数据处理组件，所述数据处理组件用于根据所述应力检测组件和所述位移检测组件的检测结果确定所述待测件的力学性能。

2.根据权利要求1所述的力学性能测定系统，其特征在于，所述位移检测组件包括距离传感器和/或姿态传感器，所述距离传感器用于检测所述载荷施加部在所述第一预设方向上的位移，所述姿态传感器用于检测所述载荷施加部的空间加速度。

3.根据权利要求1所述的力学性能测定系统，其特征在于，所述应力检测组件包括一个应力检测器，所述应力检测器用于检测所述载荷在所述第一预设方向上的大小。

4.根据权利要求1所述的力学性能测定系统，其特征在于，所述应力检测组件包括至少一个第一应力检测器和多个第二应力检测器，所述第一应力检测器用于检测所述载荷在所述第一预设方向上的大小，多个所述第二应力检测器用于检测所述载荷在第二预设方向上的大小，所述第一预设方向与所述第二预设方向相交。

5.根据权利要求4所述的力学性能测定系统，其特征在于，所述第一应力检测器和所述第二应力检测器均设于所述载荷施加部和所述操作部之间，多个所述第二应力检测器沿所述载荷施加部的周向环绕所述第一应力检测器布置。

6.根据权利要求1所述的力学性能测定系统，其特征在于，还包括引导光束发生器，所述引导光束发生器设于所述操作件上，所述引导光束发生器构造成可沿所述第一预设方向发射可见光。

7.根据权利要求1所述的力学性能测定系统，其特征在于，所述载荷施加部为杆件，所述杆件沿所述第一预设方向延伸，所述杆件的一端与所述操作部连接且另一端用于向所述待测件施加载荷。

8.根据权利要求7所述的力学性能测定系统，其特征在于，所述载荷施加部为多个且择一地与所述操作部可拆卸连接，至少一个所述载荷施加部设有勾部，所述勾部用于向所述待测件施加拉力，至少一个所述载荷施加部设有叉部，所述叉部用于向所述待测件施加压力。

9.根据权利要求1-8任一项所述的力学性能测定系统，其特征在于，所述操作部包括手柄，所述手柄具有中空腔体，所述中空腔体内设有与所述应力检测组件和所述位移检测组件通讯连接的控制组件。

10.根据权利要求9所述的力学性能测定系统，其特征在于，所述操作件还包括壳体，所述壳体设于所述手柄和所述载荷施加部之间，所述应力检测组件设于所述壳体和所述载荷施加部之间，所述位移检测组件设于所述壳体和所述手柄中的至少一个。

11.一种力学性能测定方法，其特征在于，基于权利要求1-10任意一项所述的力学性能测定系统，包括：

通过所述操作件向所述待测件施加载荷；

获取所述载荷的大小、所述载荷施加部的位移，并根据所述载荷的大小、所述载荷施加部的位移确定所述待测件的力学性能。

12.根据权利要求11所述的力学性能测定方法，其特征在于，

获取所述载荷施加部的位移，包括：

获取所述载荷施加部沿第一预设方向的位移L₁；

获取所述载荷施加部的空间位移L₂；

根据公式L=wL₁+(1-w)L₂，0≤w≤1计算所述载荷施加部的位移。

13.根据权利要求12所述的力学性能测定方法，其特征在于，在根据公式L=wL₁+(1-w)L₂，0≤w≤1计算所述载荷施加部的位移之前，所述力学性能测定方法还包括：

获取所述载荷施加部的抖动程度，并判断所述载荷施加部的抖动程度是否大于预设抖动程度；

如果是，则舍弃获取的所述载荷的大小、所述载荷施加部的位移；

如果否，则根据所述公式计算所述载荷施加部的位移。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的力学性能测定方法，其特征在于，根据所述载荷的大小、所述载荷施加部的位移确定所述待测件的力学性能，包括：

根据所述载荷的大小变化、所述载荷施加部的位移变化得到应力应变曲线；

根据所述应力应变曲线得到所述待测件的弹性系数。

15.根据权利要求11-13中任一项所述的力学性能测定方法，其特征在于，获取所述载荷的大小、所述载荷施加部的位移，并根据所述载荷的大小、所述载荷施加部的位移确定所述待测件的力学性能，包括：

通过所述载荷施加部依次向所述待测件施加不同载荷，使所述载荷施加部依次移动至多个位置；

分别在多个位置处保持所述载荷施加部不动的状态下，拨动所述待测件使所述待测件产生振动，并获取振动过程中所述载荷的振动频率和振动幅度；

根据不同载荷和对应的多个位置状态下所述载荷的振动频率和振动幅度，获取所述待测件的振动特征谱。