三維缺陷重構(gòu)原位試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了三維缺陷重構(gòu)原位試驗裝置，包括中空的框架結(jié)構(gòu)和傳動機(jī)構(gòu)，所述框架結(jié)構(gòu)的左右兩側(cè)分別相對稱的設(shè)有擋板，擋板之間通過導(dǎo)軌滑動連接有左橫梁和右橫梁，所述擋板之間還設(shè)有與所述左橫梁和右橫梁相連接的旋轉(zhuǎn)絲杠，所述框架結(jié)構(gòu)的一側(cè)設(shè)有與所述旋轉(zhuǎn)絲杠相連的拉升電動機(jī)；左橫梁和右橫梁上分別設(shè)有帶有同步輪的尾軸，左橫梁或右橫梁上設(shè)有與尾軸相連的載荷傳感器，尾軸上連接有用于加載測試件的夾具，框架結(jié)構(gòu)的下部設(shè)有步進(jìn)電機(jī)，框架結(jié)構(gòu)的上部設(shè)有光柵尺。本發(fā)明裝置與X射線檢測儀結(jié)合使用，可在保持原位、加載的情況下讓測試件自轉(zhuǎn)，以便X射線透射成像，實現(xiàn)在線觀測材料微裂紋的萌生、擴(kuò)展路徑及擴(kuò)展速率等現(xiàn)象。
【專利說明】
三維缺陷重構(gòu)原位試驗裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于微型材料的原位拉壓和疲勞試驗裝置，更具體的說，是涉及一種用于對微型材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化與性能變化研究的三維缺陷重構(gòu)原位試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]材料科學(xué)中，材料的宏觀性能與其微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。當(dāng)材料微觀結(jié)構(gòu)分布不均勻時，傳統(tǒng)的金相顯微鏡或者掃描電鏡等二維材料表征技術(shù)難以提供完整的材料內(nèi)部信息。不能準(zhǔn)確建立材料微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能的關(guān)系，無法了解材料微觀結(jié)構(gòu)在三維空間的數(shù)量、體積分?jǐn)?shù)和分布等定量化信息。
[0003]目前普通的拉伸機(jī)與疲勞機(jī)，為一端作動，即在循環(huán)外載作用下，一端固定，另一端施加載荷，不能保持測試件的中心不變。同時，無法滿足低周與高周試驗要求，在對試件進(jìn)行高周疲勞試驗或預(yù)疲勞加載(高頻加載預(yù)置裂紋)后再進(jìn)行低周疲勞加載時，需更換試驗系統(tǒng)以及重新裝夾試件，不能保證測試位置的一致性，不是真正意義上的原位測量。
[0004]用于X-Ray檢測儀重構(gòu)材料三維圖像的裝置，必須能使測試件繞其自身中心軸360度旋轉(zhuǎn)。目前傳統(tǒng)的裝置無法實現(xiàn)原位、加載情況下觀察材料三維結(jié)構(gòu)功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有雙向?qū)ΨQ作動功能的三維缺陷重構(gòu)原位試驗裝置即在測試件兩端同時加載，使被測試件的中心保持不變。同時，滿足低周與高周試驗要求。實現(xiàn)真正意義上的原位測量。該裝置與X射線檢測儀結(jié)合使用，可在保持原位、加載的情況下讓測試件自轉(zhuǎn)，以便X射線透射成像，實現(xiàn)在線觀測材料微裂紋的萌生、擴(kuò)展路徑及擴(kuò)展速率等現(xiàn)象。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]三維缺陷重構(gòu)原位試驗裝置，包括中空的框架結(jié)構(gòu)和傳動機(jī)構(gòu)，所述框架結(jié)構(gòu)的左右兩側(cè)分別相對稱的設(shè)有擋板，所述擋板之間通過導(dǎo)軌滑動連接有左橫梁和右橫梁，所述擋板之間還設(shè)有與所述左橫梁和右橫梁相連接的旋轉(zhuǎn)絲杠，所述旋轉(zhuǎn)絲杠的兩端設(shè)有反向的螺紋，所述框架結(jié)構(gòu)的一側(cè)設(shè)有與所述旋轉(zhuǎn)絲杠相連的拉升電動機(jī);所述左橫梁和右橫梁上分別設(shè)有帶有同步輪的尾軸，左橫梁或右橫梁上設(shè)有與所述尾軸相連的載荷傳感器，所述尾軸上連接有用于加載測試件的夾具，所述框架結(jié)構(gòu)的下部設(shè)有步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)與所述同步輪相互連接，所述框架結(jié)構(gòu)的上部設(shè)有光柵尺。
[0008]所述傳動機(jī)構(gòu)由同步軸、傳動輪和相互嚙合的傳動齒輪構(gòu)成，所述傳動輪上設(shè)有與所述同步輪相連的同步帶。
[0009]所述夾具由夾頭和夾蓋構(gòu)成，所述夾頭中部設(shè)有用于穿設(shè)所述尾軸的連接孔，夾頭的兩側(cè)設(shè)有用于緊固的螺紋孔，所述夾蓋上設(shè)有至少四個通孔。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案所帶來的有益效果是:
[0011]本發(fā)明試驗裝置不必?fù)p壞材料、不用卸載拉壓力，滿足低周與高周試驗要求，實現(xiàn)了真正意義上的原位測量，可在線觀測到材料微裂紋的萌生、擴(kuò)展路徑及擴(kuò)展速率等現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是尾軸與夾具的連接狀態(tài)示意圖。
[0014]圖3是尾軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4是夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖標(biāo)記:1-框架結(jié)構(gòu)2-擋板3-左橫梁4-右橫梁5-導(dǎo)軌6_旋轉(zhuǎn)絲杠7_尾軸8-拉升電動機(jī)9-同步輪10-夾具11-載荷傳感器12-光柵尺13-步進(jìn)電機(jī)14-同步軸15-傳動輪16-夾頭17-夾蓋18-連接孔19-螺紋孔
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
[0018]如圖1至圖4所示，三維缺陷重構(gòu)原位試驗裝置，包括中空的框架結(jié)構(gòu)I和傳動機(jī)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)I采用中空結(jié)構(gòu)，方便X射線穿過。框架結(jié)構(gòu)I的左右兩側(cè)分別相對稱的設(shè)有擋板2，擋板2之間通過導(dǎo)軌5滑動連接有左橫梁3和右橫梁4，擋板2之間還設(shè)有與左橫梁3和右橫梁4相連接的旋轉(zhuǎn)絲杠6，旋轉(zhuǎn)絲杠6的兩端設(shè)有反向的螺紋，框架結(jié)構(gòu)I的一側(cè)設(shè)有與旋轉(zhuǎn)絲杠6相連的拉升電動機(jī)8，拉伸電動機(jī)8帶動兩端有反向螺紋的旋轉(zhuǎn)絲桿6旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使左橫梁3、右橫梁4同時靠近或遠(yuǎn)離，實現(xiàn)對稱加載，保證加載時中心恒定。
[0019]左橫梁3和右橫梁4上分別設(shè)有尾軸7，尾軸7上設(shè)有同步輪9，本實施例中左橫梁3上設(shè)有與尾軸7相連的載荷傳感器11，尾軸7上連接有用于加載測試件的夾具10;本實施例中夾具10由夾頭16和夾蓋17構(gòu)成，夾頭16的中部設(shè)有用于穿設(shè)尾軸7的連接孔18，夾頭16的兩側(cè)設(shè)有用于緊固的螺紋孔19，夾蓋17上設(shè)有四個通孔。
[0020]框架結(jié)構(gòu)I的上部設(shè)有光柵尺12，框架結(jié)構(gòu)I的下部設(shè)有步進(jìn)電機(jī)13，步進(jìn)電機(jī)13通過傳動機(jī)構(gòu)與同步輪9相互連接，傳動機(jī)構(gòu)由同步軸14、傳動輪15和相互嚙合的傳動齒輪構(gòu)成，傳動輪15上設(shè)有與同步輪9相連的同步帶。步進(jìn)電機(jī)13通過減速器帶動同步軸14旋轉(zhuǎn)，然后通過傳動齒輪、傳動輪、同步帶傳動，使左右兩側(cè)尾軸7轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使夾頭16同步旋轉(zhuǎn)，讓測試件在加載的同時旋轉(zhuǎn)，以供X-Ray透射成像。載荷傳感器11為拉壓載荷傳感器，可以將力的大小輸入到試驗機(jī)控制器。高精度的光柵尺12可以準(zhǔn)確測量測試件的形變。夾頭16與尾軸7通過螺紋孔19進(jìn)行螺紋連接，可調(diào)夾頭兩端處共平面并防止機(jī)械位移。
[0021]本發(fā)明裝置與X射線檢測儀結(jié)合使用時，用夾具夾住微型材料測試件后將本發(fā)明試驗裝置放入X-Ray檢測儀中，由上位機(jī)將試驗參數(shù)及停機(jī)保護(hù)參數(shù)發(fā)送到控制器，待試驗開始后由控制器負(fù)責(zé)試驗過程的監(jiān)控、保護(hù)，上位機(jī)負(fù)責(zé)實時顯示試驗數(shù)據(jù)、畫圖及存儲文件。
【主權(quán)項】
1.三維缺陷重構(gòu)原位試驗裝置，其特征在于，包括中空的框架結(jié)構(gòu)和傳動機(jī)構(gòu)，所述框架結(jié)構(gòu)的左右兩側(cè)分別相對稱的設(shè)有擋板，所述擋板之間通過導(dǎo)軌滑動連接有左橫梁和右橫梁，所述擋板之間還設(shè)有與所述左橫梁和右橫梁相連接的旋轉(zhuǎn)絲杠，所述旋轉(zhuǎn)絲杠的兩端設(shè)有反向的螺紋，所述框架結(jié)構(gòu)的一側(cè)設(shè)有與所述旋轉(zhuǎn)絲杠相連的拉升電動機(jī);所述左橫梁和右橫梁上分別設(shè)有帶有同步輪的尾軸，左橫梁或右橫梁上設(shè)有與所述尾軸相連的載荷傳感器，所述尾軸上連接有用于加載測試件的夾具，所述框架結(jié)構(gòu)的下部設(shè)有步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)與所述同步輪相互連接，所述框架結(jié)構(gòu)的上部設(shè)有光柵尺。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述三維缺陷重構(gòu)原位試驗裝置，其特征在于，所述傳動機(jī)構(gòu)由同步軸、傳動輪和相互嚙合的傳動齒輪構(gòu)成，所述傳動輪上設(shè)有與所述同步輪相連的同步帶。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述三維缺陷重構(gòu)原位試驗裝置，其特征在于，所述夾具由夾頭和夾蓋構(gòu)成，所述夾頭中部設(shè)有用于穿設(shè)所述尾軸的連接孔，夾頭的兩側(cè)設(shè)有用于緊固的螺紋孔，所述夾蓋上設(shè)有至少四個通孔。
【文檔編號】G01N3/06GK106018089SQ201610487773
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】陳剛
【申請人】天津大學(xué)