[实用新型]力热场耦合作用下材料原位三点弯曲测试装置

权利要求书

1.一种力热场耦合作用下材料原位三点弯曲测试装置，其特征在于：包括机械加载单元和温度控制单元，机械加载单元由电机驱动组件、传动及执行组件、连接支撑组件及信号检测组件构成，所述电机驱动组件、传动及执行组件的装配关系是：无刷直流伺服电机（20）通过弹性联轴器（28）与蜗杆轴（26）相连，通过蜗杆蜗轮副将动力传到精密滚珠丝杠（9），支撑头座（5）与丝杠螺母（8）相连，并与底部的导轨滑块(23)连接；其中，直流伺服电机（20）与电机支座（21）通过沉头螺钉连接，该电机支座（21）与底板（3）固定；弹性联轴器（28）分别与直流伺服电机（20）的输出轴和蜗杆轴（26）刚性连接，蜗杆轴（26）通过精密轴承支撑在蜗杆支座（27）上，蜗杆支座（27）与底板（3）紧固；蜗轮（25）通过紧固螺钉与精密滚珠丝杠（9）刚性连接，精密滚珠丝杠（9）通过丝杠支座（24）定位安装，丝杠支座（24）固定在底板（3）的凸台侧面；支撑头座（5）通过沉头螺钉与丝杠螺母（8）相连，支撑头座（5）固定在导轨滑块（23）上，导轨（22）通过螺钉与导轨底板（7）相连，支撑头座（5）在导轨组件的导向下，实现支撑头Ⅰ、Ⅱ（6、10）平稳精确的直线运动。

2.根据权利要求1所述的力热场耦合作用下材料原位三点弯曲测试装置，其特征在于：所述的连接支撑组件包括压头（16）、支撑头Ⅰ、Ⅱ（6、10），所述支撑头Ⅰ、Ⅱ（6、10）的凸起与T型槽的内凹槽间隙配合以实现支撑头Ⅰ、Ⅱ（6、10）准确定位，通过T型螺栓Ⅰ、Ⅱ（29、31）和螺母Ⅰ、Ⅱ（30、32）紧固；支撑头座（5）T型槽的设计，可以实现在不同跨距下试件（14）的三点弯曲性能测试；压头（16）通过螺纹与力传感器（33）连接，在原位三点弯曲力学性能测试过程中，压头静止，两侧的压头随着滑块（23）的移动实现三点弯曲加载，试件（14）的中心位置——受力敏感区域保持不动。

3.根据权利要求1所述的力热场耦合作用下材料原位三点弯曲测试装置，其特征在于：所述的信号检测组件由力传感器（33）和光电编码器（19）组成，所述力传感器（33）一端与底板（3）的凸台通过螺纹连接，另一端和压头（16）同轴连接；所述光电编码器（19）与直流伺服电机（20）的转子同轴连接，通过直流伺服电机（20）的脉冲/方向模式提供位移速率控制的数字反馈信号源。

4.根据权利要求1所述的力热场耦合作用下材料原位三点弯曲测试装置，其特征在于：所述的温度控制单元包括可调直流电源（1）、热敏电阻传感器（15）、温度控制器（18）、薄云母片（12）和夹持簧片Ⅰ、Ⅱ（4、13），所述夹持簧片Ⅰ、Ⅱ（4、13）通过AB胶连接在支撑头座（5）上，随支撑头Ⅰ、Ⅱ（6、10）同步运动，并且依靠自身的弹性夹持在试件（14）的两端；两个夹持簧片Ⅰ、Ⅱ（4、13）分别连接可调直流电源（1）的两极，在电流的作用下导体试件（14）自身产生热量，实现对试件（14）的均匀加热；通过热敏电阻传感器（15）测定试件（14）的实时温度；另外，在热敏电阻（15）和试件（14）之间设有一层薄云母片（12），在传递热量的同时以隔绝电流对温度传感器（15）自身的影响；温度控制器（18）实现温度的闭环控制。

5.根据权利要求2或3所述的力热场耦合作用下材料原位三点弯曲测试装置，其特征在于：所述的力传感器（33）与压头（16）之间设有一层隔热罩（17），以隔绝热场对力传感器（33）的影响；压头（16）和支撑头Ⅰ、Ⅱ（6、10）均由耐高温的陶瓷材料制成。