[发明专利]拉扭复合-力热耦合工况下材料力学性能测试仪器与方法

权利要求书

1.一种拉扭复合-力热耦合工况下材料力学性能测试仪器，其特征在于：包括支撑模块（1）、拉伸加载模块（2）、扭转加载模块（3）、高温加载模块（4）和原位监测模块，所述拉伸加载模块（2）的拉伸电机（13）固定在斜齿轮减速机一（14）的一侧，所述斜齿轮减速机（14）的另一侧通过固定螺栓一（22）固定在支撑模块（1）的上底座（12）上，对被测试样（72）实现双向同步拉伸加载；

所述扭转加载模块（3）通过扭转支撑座（25）上的法兰螺母座（27）与拉伸加载模块（2）的丝杠螺母副机构耦合在一起，扭转电机（53）及斜齿轮减速机二（52）通过电机座（50）与扭转支撑板（42）刚性连接，实现对被测试样（72）双端静态扭转载荷同步加载；

所述高温加载模块（4）通过X型支座（63）与支撑模块（1）的支撑板（7）刚性连接，并通过上部动密封波纹管（57）和下部动密封波纹管（58）分别与扭转加载模块（3）的上法兰连接件（70）和下法兰连接件（73）刚性连接，构成真空环境或填充惰性气体用以隔绝氧气，防止被测试样（72）在高温加载过程中发生氧化反应，影响实验结果。

2.根据权利要求1所述的拉扭复合-力热耦合工况下材料力学性能测试仪器，其特征在于：所述的支撑模块（1）采用立式四立柱的布局方式，上底座（12）、下底座（10）和支撑板（7）通过锁紧螺母（5）与四根立柱（11）刚性连接，导向板一（6）和导向板二（8）与立柱（11）之间设有衬套（32），所述衬套（32）通过M6螺钉（33）固定在导向板二（8）上，所述衬套（32）通过M5螺钉（29）与挡圈（30）固定，所述挡圈（30）与衬套（32）之间装有防尘圈（31），下底座（10）固定在隔振台（9）上。

3.根据权利要求1所述的拉扭复合-力热耦合工况下材料力学性能测试仪器，其特征在于：所述的拉伸加载模块（2）的拉伸电机（13）与斜齿轮减速机一（14）刚性连接，所述斜齿轮减速机一（14）的输出轴通过键连接的方式与连轴套（16）上端配合；所述连轴套（16）在轴间处成对安装角接触球轴承三（21），所述角接触球轴承三（21）承受径向、轴向双向联合载荷，并限制连轴套（16）在一个方向的轴向位移，且将轴向力传递给支撑模块（1）的上底座（12），由与立柱（11）配合的锁紧螺母（5）承受剪切力；所述连轴套（16）下端与丝杠（19）固定在一起，丝杠（19）将拉伸电机（13）输出轴的旋转运动转化为螺母（18）的直线运动；所述丝杠（19）与螺母（18）之间的滚动元件是均布的螺纹滚柱（17）。

4.根据权利要求1所述的拉扭复合-力热耦合工况下材料力学性能测试仪器，其特征在于：所述的扭转加载模块（3）的扭转电机（53）与斜齿轮减速机二（52）固连在一起，所述斜齿轮减速机二（52）的另一端固定在电机座（50）上，所述斜齿轮减速机二（52）的输出轴与扭转轴（51）通过键连接配合，所述扭转轴（51）的另一端轴间处安装深沟球轴承一（43），与所述深沟球轴承一（43）配套使用的轴承小端盖（44）固定在轴承座（45）上。

5.根据权利要求4所述的拉扭复合-力热耦合工况下材料力学性能测试仪器，其特征在于：所述的扭转加载模块（3）的斜齿轮减速机二（52）降速增扭后，动力经斜齿轮减速机二（52）的输出轴传递给扭转轴（51），所述扭转轴（51）与中心轴（39）之间通过同步带（47）、小带轮（48）和大带轮（37）传动，所述中心轴（39）一端连接圆光栅编码器（24），另一端通过中间连接件一（69）与夹具组件相连，扭转支撑板（42）通过螺栓连接固定在扭转支撑座（25）上，所述扭转支撑座（25）内的角接触球轴承一（36）与中心轴（39）配合，限制中心轴（39）径向位移；所述中心轴（39）的另一侧轴间处成对安装角接触球轴承二（41），所述角接触球轴承二（41）外径与扭转支撑座（25）内孔配合，扭转支撑板（42）、扭转支撑座（25）是整个扭转加载模块（3）的传动基础，可限制中心轴（39）的自由度，使其只能实现绕轴线转动，从而完成扭转载荷加载。