详情

原文传递一种材料介观尺度单向拉伸测量系统

专利名称：	一种材料介观尺度单向拉伸测量系统
摘要：	本实用新型属于材料力学性能测量领域，具体涉及一种材料介观尺度单向拉伸测量系统及方法。所述系统用于数微米至数百微米之间的微试样力学性能的测量，系统包括样品固定单元、样品对中单元、精密加载单元、载荷信号传感单元、数字图像相关应变测量单元以及操作台。所述的数字图像相关应变测量单元设置在操作台的一侧，用于对样品的正面进行图像采集，包括三维平移台、高倍远心测量镜头、CCD工业相机、高速图像采集卡以及实时数字图像相关计算模块。该系统借助精密电动平移台和高分辨率光学显微镜实现样品的准确对中；同时通过数字图像相关技术非接触测量样品标距段的实时应变，绘制应力‑应变曲线，具有体积小、结构紧凑、测试精度高等的优点。
专利类型：	实用新型
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京理工大学
发明人：	尤泽升;王浩;付浩
专利状态：	有效
申请日期：	2018-11-09T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201821844305.0
公开号：	CN209231099U
代理机构：	南京理工大学专利中心
代理人：	邹伟红
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	210094 江苏省南京市孝陵卫200号
主权项：	1.一种材料介观尺度单向拉伸测量系统，其特征在于，所述系统用于数微米至数百微米之间的介观尺度力学性能的测量，系统包括样品固定单元、样品对中单元、精密加载单元、载荷信号传感单元、数字图像相关应变测量单元以及操作台；所述的数字图像相关应变测量单元设置在操作台(9)的一侧，用于对样品的正面进行图像采集，包括手动三维平移台(20)、高倍远心测量镜头(18)、CCD工业相机I(17)、高速图像采集卡以及实时数字图像相关计算模块；通过手动三维平移台(20)的三轴移动实现远心测量镜头(18)的聚焦和视场选择；所述的实时数字图像相关计算模块通过CCD工业相机I(17)实时抓取样品表面图像并利用数字图像相关算法计算出图像中事先选定特征点的亚像素位移和实时应变。 2.根据权利要求1所述的材料介观尺度单向拉伸测量系统，其特征在于，所述的样品对中单元包括对中操作机构和对中观察机构，对中操作机构设置在操作台(9)的下部，包括X轴电动平移台(7)及X轴步进电机(8)、Y轴电动平移台(5)及Y轴步进电机(4)，所述对中观察机构包括设置在操作台一侧的高倍对中显微镜头(24)、CCD工业相机Ⅱ(23)及相应的图像采集卡，用于观察微试样侧面，以及设置在操作台另一侧的高倍远心测量镜头(18)、CCD工业相机I(17)及相应的高速图像采集卡，用于观察试样正面。 3.根据权利要求2所述的材料介观尺度单向拉伸测量系统，其特征在于，所述样品固定单元包括样品台和微拉头(13)，所述样品台包括心部加工有狭缝的方形夹持块(25)、可移动样品托(27)和紧固螺丝(26)，测试时，先用胶水将加工有微试样的样品(28)固定于样品托(27)的一端，然后把样品托(27)插入方形夹持块(25)的中心狭缝，在远心测量镜头(18)的实时高倍图像中调整样品方位，保证微试样平行受力轴，最后用紧固螺丝(26)锁紧样品托(27)。 4.根据权利要求3所述的材料介观尺度单向拉伸测量系统，其特征在于，所述的微拉头为高刚度长方形金属薄片，一端通过微加工技术加工有方C型中空结构(29)，方C型中空结构(29)的开口宽度略大于拉伸微试样标距宽度，用于将狗骨头微拉伸试样包含其中。 5.根据权利要求4所述的材料介观尺度单向拉伸测量系统，其特征在于，所述的精密加载单元为内置有线性编码器的压电陶瓷直线促动器(10)，压电陶瓷直线促动器(10)通过紧固件(6)垂直固定于X轴电动平移台(7)上，通过控制压电陶瓷直线促动器(10) 牵引样品台，向下运动实现位移控制的单向拉伸测试。 6.根据权利要求5所述的材料介观尺度单向拉伸测量系统，其特征在于，所述的载荷信号传感单元包括精密微型拉压力传感器(15)和相应的信号采集模块，用于测量和记录微试样的实时受力，精密微型拉压力传感器(15)的固定端通过螺纹直接固定于横梁(16)，测量端则连接微拉头夹持杆(14)。 7.根据权利要求6所述的材料介观尺度单向拉伸测量系统，其特征在于，系统还包括底座(3)；操作台(9)通过四根立柱II(2)设置在底座(3)上方；操作台(9)上部设置两根立柱III(12)，并且两根立柱III(12)的连线与X轴呈角度设置，以保证对中显微镜头(24)平行于X轴；横梁(16)通过圆孔套在两根立柱III(12)上，并用螺丝固定，横梁(16)的高度位置可上下自由调节，所述高倍对中显微镜头(24)通过对中镜头紧固块(22)固定在其中一根立柱III(12)上，用于观察试样侧面，所述高倍远心测量镜头(18)平行于Y轴，通过固定块I (19)固定于手动三维平移台(20)，再通过固定块Ⅱ(21)和三根立柱I(1)固定于底座(3)，所述的实时数字图像相关计算模块包括测量软件。 8.根据权利要求7所述的材料介观尺度单向拉伸测量系统，其特征在于，所述的X轴电动平移台和Y轴电动平移台的位移精度优于1μm；所述的压电陶瓷直线促动器最大推拉力为10N，闭环位移精度为20nm以上；所述的远心测量镜头的光学放大倍率为20倍以上，对应的采集图像单像素物理尺寸为275nm；所述的CCD工业相机Ⅰ的帧率为167帧/秒。
所属类别：	实用新型