[发明专利]一种加载模块及便携式双轴原位拉伸试验机

说明书

本发明公开了一种双轴原位拉伸试验机的加载模块，包括上夹具、下夹具、左夹具、右夹具、左套盒、右套盒、传动机构和单驱动装置；上下夹具用于夹持待测试的试样的上下两端；左右夹具用于夹持试样的左右两端；左右夹具分别与上夹具滑动配合，左右夹具也分别与下夹具滑动配合；左夹具与左套盒内滑动连接，右夹具与右套盒内滑动连接；单驱动装置连接在左套盒或右套盒上，并与传动机构连接，传动机构分别与上下夹具连接，用于在单驱动装置的驱动下带动上下夹具同步在第一方向上运动，进而带动左右夹具同步在在第二方向上运动。本发明的加载模块具有自平衡校准和自对中功能，体积小、便携，具有很强的实用性，可用于多种测试场景中。

技术领域

本发明涉及机械设计、工程材料和柔性电子材料的测试领域，特别是一种加载模块及便携式双轴原位拉伸试验机。

背景技术

电子芯片封装和穿戴式电子正在蓬勃发展，方兴未艾。微电子芯片封装和第三代半导体芯片封装涉及多种封装材料和微结构，包括各种高分子材料薄膜、焊锡钎料、天线基板、印刷电路板、填充高分子材料、半导体芯片材料等。柔性电子集成的材料结构包括柔性底板、硅胶基薄膜、纺织材料结构等。先进的传感器涉及微米材料结构和纳米材料结构如石墨烯、纳米线、碳纳米管等。这些微电子和穿戴式电子的材料结构的最小特征尺寸在1毫米以下，常常在微纳米尺度。这些电子材料的力学性能往往与测试试样的尺寸相关，也与变形模式相关，甚至是各向异性。因此，传统的吨级试验机对这些材料的测试是大而笨重的，测试的灵敏度和精度比较低。

另一方面，科学研究希望实现原位加载变形和原位观察，记录这些微小电子材料和器件的力学、电学、和射频性能。传统试验机和一些市场上已经有的小型试验机一般都不能随测试仪器移动或放置于光学平台上。有进口的在电镜腔实现原位单向加载和测试的微小加载装置，不但昂贵，一般测量微小试样，试样空间非常狭小，测量范围也非常小。很多电子材料和高分子材料，如橡胶、薄膜、柔性基底等，在工作状态下往往处于复杂的多轴应力应变状态。为更准确地表征这些材料的力学性能，模拟其在不同应用环境下的服役状态，人们选择使用双轴拉伸取代单轴拉伸进行测试，优化材料结构，从而建立合理的本构模型和准确的模型参数，使之能够模拟柔性材料在实际所处的多轴应力状态，用以表征材料的力学性能。

但是，对于双轴拉伸来说，其结构较复杂，很难保证对待测试样进行自对中校准，也难以保证两个拉伸方向同步且共面。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种加载模块及便携式双轴原位拉伸试验机。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种双轴原位拉伸试验机的加载模块，包括上夹具、下夹具、左夹具、右夹具、左套盒、右套盒、传动机构和单驱动装置；所述上夹具和所述下夹具用于夹持待测试的试样的上下两端；所述左夹具和所述右夹具用于夹持待测试的试样的左右两端；所述左夹具和所述右夹具分别与所述上夹具滑动配合，所述左夹具和所述右夹具也分别与所述下夹具滑动配合；所述左夹具与所述左套盒内滑动连接，所述右夹具与所述右套盒内滑动连接；所述单驱动装置连接在所述左套盒或所述右套盒上，并与所述传动机构连接，所述传动机构分别与所述上夹具和所述下夹具连接，用于在所述单驱动装置的驱动下带动所述上夹具和所述下夹具同步在第一方向上运动，进而带动所述左夹具和所述右夹具同步在与所述第一方向垂直的第二方向上运动，以用于对所述试样在相互垂直的两个方向上施加拉力。