原位扭转测试平台及其观测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种原位扭转测试平台及其观测系统，属于精密科学仪器领域。原位扭转测试平台包括支撑单元、扭矩加载单元、夹持单元、温度加载单元、检测单元。支撑单元包括底座，扭矩加载单元安装于底座，并通过夹持单元驱动被测试样扭转。夹持单元包括相对设置的第一夹体、第二夹体，分别用于夹持被测试样两端。温度加载单元包括加热台，且位于第一夹体和第二夹体之间，加热台设有用于容纳被测试样的凹槽。检测单元包括第一检测器和第二检测器，第一检测器测量扭矩加载单元的输出扭转角度，第二检测器检测被扭转的被测试样的扭矩。本发明专利技术能够在热场作用下对被测试样受扭转载荷过程中的力学特性、微观组织结构变化、变形损伤机制等进行原位检测。

In situ torsion test platform and its observation system

The invention provides an in-situ torsion test platform and an observation system thereof, belonging to the field of precision scientific instruments. The in situ torsion test platform comprises a supporting unit, a torque loading unit, a clamping unit, a temperature loading unit and a detection unit. The supporting unit comprises a base, a torque loading unit is arranged on the base and is driven by a clamping unit to drive the tested sample to be twisted. The clamping unit comprises a first clamp body and a second clamp body which are oppositely arranged and are respectively used for clamping the two ends of the tested sample. The temperature loading unit comprises a heating table and is positioned between the first clamp body and the second clamping body. The detection unit comprises a first detector and a second detector, wherein the first detector measures the output torsion angle of the torque loading unit, and the second detector detects the torque of the tested sample. The invention can be used for in-situ detection of mechanical properties, microstructure changes and deformation damage mechanism of the tested sample under the action of thermal field.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精密科学仪器领域，具体而言，涉及一种原位扭转测试平台及其观测系统。
技术介绍
原位力学性能测试是指在微/纳米尺度下对试件材料进行力学性能测试的过程中，通过电子显微镜、原子力显微镜、光学显微镜、工业CT等显微设备对各种载荷作用下材料发生的微观变形、损伤进行全程原位监测的一种力学测试方法。在诸多微纳米力学参数测试的范畴中，涉及到扭转载荷的力学参数如切变模量、扭转屈服极限、抗扭强度等是材料重要的力学特性，但目前原位扭转测试尚处起步阶段，在力热耦合作用下的原位扭转测试领域还存在技术空白。由于原位扭转测试技术发展不成熟，目前的原位扭转测试设备无法集成热场装置，只能进行常温下的扭转测试，无法进行热场作用下的原位扭转测试。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种原位扭转测试平台，其能够在热场作用下对被测试样受扭转载荷过程中的扭转力学特性进行原位检测。本专利技术的另一目的在于提供一种观测系统，其能够在热场作用下对被测试样扭转过程中的微观组织结构变化、变形损伤机制等进行原位观测。本专利技术的实施例是这样实现的：一种原位扭转测试平台，用于在力热耦合场下对被测试样进行测试，原位扭转测试平台包括：支撑单元、扭矩加载单元、夹持单元、温度加载单元、检测单元。支撑单元包括底座，扭矩加载单元安装于底座，并通过夹持单元驱动被测试样扭转。夹持单元包括相对设置且均安装于底座的第一夹体、第二夹体，被测试样的两端分别夹持于第一夹体和第二夹体。温度加载单元包括用于对被测试样进行加热的加热台，加热台与底座连接，且位于第一夹体和第二夹体之间，加热台还设有用于容纳被测试样的凹槽。检测单元包括第一检测器和第二检测器，第一检测器与扭矩加载单元匹配连接，并测量扭矩加载单元的输出扭转角度，第二检测器与第二夹体连接，并检测被扭转的被测试样的扭矩。优选地，温度加载单元还包括隔热板，加热台通过隔热板安装于底座。优选地，温度加载单元还包括隔热块，第二检测器通过隔热块与第二夹体连接。优选地，隔热块设有冷却装置。优选地，第一夹体包括相互配合的第一夹具和第一压板，第二夹体包括相互配合的第二夹具和第二压板，第一夹具与扭矩加载单元连接，第一夹具与第一压板连接并形成用于夹持被测试样的第一夹孔，第二夹具与第二压板连接并形成用于夹持被测试样的第二夹孔，第一夹孔与第二夹孔同轴相对。优选地，原位扭转测试平台还包括导向单元，导向单元包括固定座、支撑板和导轨，导轨安装于底座，支撑板与导轨滑动连接，固定座固设于支撑板，第二检测器安装于固定座。优选地，扭矩加载单元包括伺服电机、安装于底座的减速箱、主轴，主轴与第一夹体连接并同步转动，伺服电机分别与第一检测器、减速箱匹配连接，减速箱的输出轴驱动主轴转动。优选地，扭矩加载单元还包括相互配合传动的第一蜗轮、第一蜗杆以及相互配合传动的第二蜗轮、第二蜗杆，减速箱的输出轴与第一蜗杆连接，第一蜗轮与第二蜗杆同步转动配合，第二蜗轮与主轴连接。优选地，第一检测器为光电编码器，第二检测器为扭矩传感器。一种观测系统，其包括上述的原位扭转测试平台。该观测系统能够在变温条件下，对扭转过程中的被测试样的微观组织结构变化、变形损伤机制等进行原位监测。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术提供了一种原位扭转测试平台及其观测系统。该原位扭转测试平台具有体积小巧、结构紧凑、测试精度高等优点，可与多种显微设备相兼容形成观测系统，并集成温度加载单元，在热场作用下，对被测试样受扭转载荷过程中的材料微观力学特性和损伤机制进行原位观测，揭示材料在力热耦合环境下的微观变形和裂纹扩展行为。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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专利技术的某些实施例，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为本专利技术实施例1提供的原位扭转测试平台结构示意图；图2为图1的II部位的局部放大视图；图3为本专利技术实施例1的夹持单元结构示意图；图4为本专利技术实施例1的加热台结构示意图。图标：100-原位扭转测试平台；110-支撑单元；112-底座；114-主轴承座；130-扭矩加载单元；132-伺服电机；134-减速箱；136-第一蜗杆；138-第一蜗轮；140-第二蜗杆；142-第二蜗轮；144-蜗杆轴；146-主轴；150-夹持单元；152-第一夹体；154-第二夹体；156-第一夹具；158-第一压板；160-第二夹具；162-第二压板；164-第一夹孔；165-被测试样；170-温度加载单元；172-隔热板；174-加热台；176-隔热块；178-凹槽；190-检测单元；192-第一检测器；194-第二检测器；210-导向单元；212-支撑板；214-固定座；216-导轨。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术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专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。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。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”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，或者是该专利技术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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。另外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。实施例1请参照图1，本实施例提供一种原位扭转测试平台100，其包括支撑单元110、扭矩加载单元130、夹持单元150、温度加载单元170、检测单元190以及导向单元210。支撑单元110包括底座112以及设于底座112上的主轴承座114。扭矩加载单元130包括伺服电机132、减速箱134、相互配合传动的第一蜗杆136和第一蜗轮138(请参照图2)、相互配合传动的第二蜗杆140和第二蜗轮142、蜗杆轴144以及主轴146。伺服电机132与减速箱134连接，减速箱134固定安装于底座112，减速箱134的输出轴与第一蜗杆136连接，第一蜗轮138与第二蜗杆140同步转动配合并通过紧定螺钉安装于蜗杆轴144。主轴146与主轴承座114过盈配合，第二蜗轮14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位扭转测试平台，用于在力热耦合场下对被测试样进行测试，其特征在于，所述原位扭转测试平台包括：支撑单元、扭矩加载单元、夹持单元、温度加载单元、检测单元；所述支撑单元包括底座，所述扭矩加载单元安装于所述底座，并通过所述夹持单元驱动所述被测试样扭转；所述夹持单元包括相对设置且均安装于所述底座的第一夹体、第二夹体，所述被测试样的两端分别夹持于所述第一夹体和所述第二夹体；所述温度加载单元包括用于对所述被测试样进行加热的加热台，所述加热台与所述底座连接，且位于所述第一夹体和所述第二夹体之间，所述加热台还设有用于容纳所述被测试样的凹槽；所述检测单元包括第一检测器和第二检测器，所述第一检测器与所述扭矩加载单元匹配连接，并测量所述扭矩加载单元的输出扭转角度，所述第二检测器与所述第二夹体连接，并检测被扭转的所述被测试样的扭矩。

【技术特征摘要】
1.一种原位扭转测试平台，用于在力热耦合场下对被测试样进行测试，其特征在于，所述原位扭转测试平台包括：支撑单元、扭矩加载单元、夹持单元、温度加载单元、检测单元；所述支撑单元包括底座，所述扭矩加载单元安装于所述底座，并通过所述夹持单元驱动所述被测试样扭转；所述夹持单元包括相对设置且均安装于所述底座的第一夹体、第二夹体，所述被测试样的两端分别夹持于所述第一夹体和所述第二夹体；所述温度加载单元包括用于对所述被测试样进行加热的加热台，所述加热台与所述底座连接，且位于所述第一夹体和所述第二夹体之间，所述加热台还设有用于容纳所述被测试样的凹槽；所述检测单元包括第一检测器和第二检测器，所述第一检测器与所述扭矩加载单元匹配连接，并测量所述扭矩加载单元的输出扭转角度，所述第二检测器与所述第二夹体连接，并检测被扭转的所述被测试样的扭矩。2.根据权利要求1所述的原位扭转测试平台，其特征在于，所述温度加载单元还包括隔热板，所述加热台通过所述隔热板安装于所述底座。3.根据权利要求1所述的原位扭转测试平台，其特征在于，所述温度加载单元还包括隔热块，所述第二检测器通过所述隔热块与所述第二夹体连接。4.根据权利要求3所述的原位扭转测试平台，其特征在于，所述隔热块设有冷却装置。5.根据权利要求3所述的原位扭转测试平台，其特征在于，所述第一夹体包括相互配合的第一夹具和第一压板，所述第二夹体包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯鹏亮，王福元，耿其东，冯伟，荣冬松，崔建中，梁华，王凤兰，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32