[发明专利]一种用于测试垫层材料抗弯性能和疲劳性能的系统及方法

权利要求书

1.一种用于测试垫层材料抗弯性能和疲劳性能的系统，其特征在于，所述系统包括：

平台总成，用于夹持待测试的试件；加载总成和测量总成安装于所述平台总成上；

加载总成，用于对装夹于平台总成上的试件施加作用力；

测量总成，用于测量试件在受到加载总成所施加的作用力后的挠度；

温控装置，用于提供试件测试所需的温度环境；

材料测试控制装置，用于通过所述加载总成向试件的两端施加作用力的数值和测量总成所测得的挠度的数值，基于一定的力学原理计算得出试件抗弯性能与疲劳性能的相关参数。

2.根据权利要求1所述的一种用于测试垫层材料抗弯性能和疲劳性能的系统，其特征在于，所述平台总成还包括：

基座；

第一转动夹具，用于夹持待测试的试件；

支架，设置在所述基座上；

线性导轨，所述加载总成滑动设置在所述线性导轨上。

3.根据权利要求1所述的一种用于测试垫层材料抗弯性能和疲劳性能的系统，其特征在于，所述加载总成包括加载臂和第二转动夹具。

4.根据权利要求1所述的一种用于测试垫层材料抗弯性能和疲劳性能的系统，其特征在于，所述测量总成包括：

试件横梁；当检测试件在受到加载总成所施加的作用力后的挠度时，所述试件横梁通过螺丝固定在试件的表面；

位移传感器，设置在所述试件横梁上，用于检测试件中心在受到加载总成所施加的作用力后的挠度。

5.根据权利要求4所述的一种用于测试垫层材料抗弯性能和疲劳性能的系统，其特征在于，所述位移传感器的分辨率为0.001mm、使用环境温度为-40℃～100℃。

6.根据权利要求4所述的一种用于测试垫层材料抗弯性能和疲劳性能的系统，其特征在于，所述位移传感器选用磁致伸缩位移传感器或线性可变差动器。

7.根据权利要求1所述的一种用于测试垫层材料抗弯性能和疲劳性能的系统，其特征在于，所述平台总成和加载总成的材质为奥氏体不锈钢或高铬钢。

8.根据权利要求1所述的一种用于测试垫层材料抗弯性能和疲劳性能的系统，其特征在于：

根据经典梁理论，由加载总成对试件施加的作用力F与测量总成所测量的挠度Δ，按下述公式计算试件的应力σ_t与应变ε_t：

式中：L为试件的净跨长度，b为试件的宽度，h为试件的高度；

情况1：垫层材料的抗弯性能测试

一般采用位移控制模式，以获得梁在弯曲变形下的应力-应变全曲线，从而得到材料的抗弯强度f_b，抗弯模量E_b以及其他力学参数

情况2：垫层材料的疲劳性能测试

根据材料的性能特点，试验室的疲劳测试可以采用应力控制模式或应变控制模式，加载荷载可以采用周期性正弦波或三角波函数以应力控制为例，一般需要确定循环加载过程中最大应力σ_max，最小应力σ_min，和加载频率ω其他疲劳加载参数，如应力变程Δσ，应力幅值σ_a，平均应力σ_m，应力比R等，可以由上述三个参数推导得出，如下述方程所示：

Δσ＝σ_max-σ_min

通过材料测试控制装置获得疲劳测试过程中的作用力F与挠度Δ的实验数据，经过一系列拟合和前述应力应变公式，可得到实际的应力幅值σ_a，应变幅值ε_a，以及滞后角；定义动态模量E_d、耗散能W_d如下，以表征疲劳过程中的参数变化：

W_d＝πσ_aε_a sinδ。

9.一种用于测试垫层材料抗弯性能和疲劳性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将试件装夹于平台总成上；加载总成和测量总成安装于所述平台总成上；

将装夹好试件的平台总成转移到温控装置内；

材料测试控制装置通过加载总成向试件的两端施加作用力；

通过测量总成测量试件在受到加载总成所施加的作用力后的挠度；

材料测试控制装置根据所施加的作用力的数值及测量总成所测得的挠度的数值，基于一定的力学原理，计算得出试件的抗弯性能与疲劳性能。