[发明专利]一种微型涡轮叶片剪切性能实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验装置及方法，具体涉及一种微型涡轮叶片剪切性能实验装置及方法。

背景技术

随着MEMS的商业化进程，微构件材料力学性能的研究成为越来越重要的一个课题。当构件小到一定程度，由于表面效应、组织结构及加工过程的影响，材料的力学性能与体相相比有显著的不同。很多传统的材料力学性能测试方法和测试仪器已经不再使用了。因此，如何获得微型结构的基本力学性能便成为MEMS设计、制造及寿命评价所迫切需要解决的问题。微型涡轮构件在微型发电机、微型发动机中有着广泛的应用前景，其使用性能决定了整个系统的使用寿命，然而关于微型涡轮力学性能测试方面的工作很少，同时，由于微型涡轮整体尺寸小，不易切割，且测试时定位比较困难等，传统的基础实验方法无法实现对其力学性能的测试。

发明内容

本发明为解决传统基础实验方法无法实现对微型涡轮力学性能的测试的问题，进而提出一种微型涡轮叶片剪切性能实验装置及方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括剪切组件、样品固定台、移动平台、底座和多个第一螺钉，移动平台安装在底座上，且移动平台可通过移动平台上的测微头在底座的上表面上水平移动，样品固定台通过多个第一螺钉安装在移动平台的上表面上，剪切组件设置在样品固定台的上方。

本发明所述微型涡轮叶片剪切性能实验方法的具体步骤为：

步骤一、将微型涡轮放入样品固定台的样品固定槽中，保持微型涡轮叶片与样品固定台的侧面垂直；

步骤二、将底座放置在材料性能试验机上，调节移动平台使微型涡轮叶片的外圆弧与剪切压头的刃口对正；

步骤三、启动材料试验机，设定实验参数，设置剪切速度为0.1mm/min-0.5mm/min，设定实验结束条件为剪切力衰减80％；

步骤四、开始进行微型涡轮叶片剪切实验，通过试验机输出的位移-载荷曲线，得到最大剪切力F；

步骤五、将步骤四中得到的最大剪切力F导入剪切强度计算公式，获得微型涡轮叶片剪切强度值，剪切强度计算公式为：

τ=FS]]>①，

公式①中τ表示前剪切强度，S表示微型涡轮叶片断面面积。

本发明的有益效果是：本发明能获得微型涡轮叶片剪切试验中的最大剪切力，并通过剪切强度计算公式计算出微型涡轮叶片剪切强度；本发明采用移动平台调节微型涡轮叶片与剪切压头之间的相对位置关系，具有移动位置精度高、结构简单、可重复操作、便于定位，尤其对于微小构件，可对其进行精确定位；本发明的样品固定台有效的限制了剪切实验中微型涡轮的转动和移动，保证了测试过程中剪切位置保持不变，本发明结构简单，操作方便。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1中A向示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种微型涡轮叶片剪切性能实验装置包括剪切组件1、样品固定台2、移动平台3、底座4和多个第一螺钉5，移动平台3安装在底座4上，且移动平台3可通过移动平台3上的测微头在底座4的上表面上水平移动，样品固定台2通过多个第一螺钉5安装在移动平台3的上表面上，剪切组件1设置在样品固定台2的上方。

本实施方式中移动平台3用于调整样品固定台2与剪切组件1的相对位置。

本实施方式中所测试的涡轮叶片厚度为0.1mm-0.3mm，高度为0.5mm-1.0mm，叶片呈圆弧状均布设置在微型涡轮盘上。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种微型涡轮叶片剪切性能实验装置的剪切组件1包括模柄6、剪切压头7和第二螺钉8，模柄6的下端设有压头卡槽6-1，剪切压头7的上端通过第二螺钉8固定安装在压头卡槽6-1内。

本实施方式的技术效果是：模柄6与剪切压头7是可拆卸连接，可以根据实验中样品的结构特征进行灵活的拆卸和更换，对剪切压头7进行淬火处理以提高材料的机械强度和硬度。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。