[发明专利]一种基于自激振动原理的微结构疲劳试验装置

摘要

一种基于自激振动原理的微结构疲劳试验装置，包括一个绝缘支撑基座，一个微试件，两个直流驱动电极，一个衬底，其中绝缘支撑基座不与任何电极相连，也不接地，处于电势浮动状态；微试件的一端固定在上述绝缘支撑基座上，另一端为水平悬空状；两个直流驱动电极保持一定间距，置于微试件两侧并与微试件平行，其中一个电极接入直流正电压，另一个电极接入直流负电压；衬底上固定有所述的绝缘支撑基座和直流驱动电极。本发明结构简单，不存在夹持和对中困难的问题；无需在微试件上预制缺口或将微试件置于真空环境中，就能够提供足够大的低周疲劳试验载荷；能够以较低成本同时进行多个微试件的疲劳试验，并方便地记录载荷循环数。

主权项

一种基于自激振动原理的微结构疲劳试验装置，包括：一个绝缘支撑基座，一个微试件，两个直流驱动电极，一个衬底，其特征在于：所述的绝缘支撑基座不与任何电极相连，也不接地，处于电势浮动状态；所述的微试件是导电的，其一端固定在上述绝缘支撑基座上，另一端为水平悬空状；所述的两个直流驱动电极保持一定间距，置于微试件两侧并与微试件平行，其中一个电极接入直流正电压，另一个电极接入直流负电压；所述的衬底上固定有前述的绝缘支撑基座和直流驱动电极；所述绝缘支撑基座高度略高于直流驱动电极，这样微试件在与直流驱动电极的接触过程中，将会从直流电极的表面滑过并继续向前运动，而不会被直流驱动电极阻挡然后立即反向；当微试件的长径比即长度与直径之比为250‑1000，电极间距与微梁长度之比为0.3‑0.6时，在没有交流驱动信号的情况下，仅依靠直流电压，驱动微试件始终处于一阶固有频率附近的共振状态，微试件的振动幅值能够达到电极间距的2倍以上，足以满足低周疲劳试验的需求；当所述直流驱动电极为直径为3mm的圆柱体时，电极中的一个直流驱动电极接入正的直流电压，范围为0～+3000V，另一个直流驱动电极则接入负的直流电压，范围为0～‑3000V，电极之间保持的间距为8‑15mm；当所述直流驱动电极为直径为3mm的圆柱形时，所述绝缘支撑基座的高度为3‑3.5mm；为了进一步节省试验时间，可以将N个上述的试验装置并联在同一个直流电源下，并在每个试验装置旁都设置一个电阻和计数器，同时对N个微试件进行疲劳试验，每个试验装置及其配套电阻都在各自的支路上，因此对于每个微试件的自激振动状态、振动诱发的脉冲信号、以及计数器的示数，均不会相互干扰。