H509-机电耦合环境下材料微观性能测试仪的设计分析与实验 下载积分：50　资料编号： H509

作品包括:

Word版说明书1份，共57页，约23000字

CAD版本图纸，共3张

摘要

材料科学伴随着科学与技术的不断前进而得到了高速的发展，各种新材料的合成和制造工艺水平的提高，使得被测样品的特征尺寸越来越小，传统的万能试验机已经明显不能满足测试小尺度材料的力学特性的需求，对材料的测试已经从宏观尺度下的测量向微纳米尺度等级的测量发展。

本文主要从实际应用出发，在综合分析国内外现有微观尺度测试仪器的优点与不足的基础上，设计一台能够测试在电场与力场共同作用环境下材料所表现出来的微观性能的实验仪器，为测试材料的微观性能提供了一种手段，论文主要内容有：

一、通过对测试仪器的方案进行对比分析论证，选择单轴双向拉伸、三点弯曲，微纳米压痕三种力场加载，同时对试件施加电场，主要实现的测试功能有：

      1、恒定电场强度作用下的材料的单一载荷以及复合载荷作用下的力学性能测试；

      2、恒定力场作用下（可以是单一载荷，也可以是多个载荷叠加共同作用）的材料的电学性能（如电致疲劳，电致断裂等）测试；

      3、力场（双向拉伸压缩，三点弯曲共同作用），电场共同作用下的微纳米压痕试验等方面的功能。

二、结构进行设计分析与说明，对较关键环节电场的施加方法给出解决方案：

      1、拉伸单元利用云母片进行夹具与试件的分离；

      2、弯曲与压痕单元利用绝缘子进行压头与机体分离。

三、对关键元器件进行选型、设计计算与校核。

关键字：机电耦合   微观力学性能   三点弯曲   纳米压痕   双向拉伸

        功能材料                                                                                                

目录

第1章 绪论 1

1.1 背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 材料微观性能测试技术发展与研究现状 1

1.2.2 多场耦合环境材料微观性能测试研究现状 2

第2章 设计内容与方案论证 5

2.1 设计主要研究内容 5

2.2 方案论证 5

2.2.1驱动方式，传动形式的选择 5

2.2.2载荷加载方式的确定 7

2.2.3结构的合理布局 7

2.2.4电场的施加与屏蔽 8

2.2.5仪器精度的保证 8

第3章 结构设计与分析 9

3.1 单轴拉伸单元结构设计与说明 9

3.2 夹具结构设计与分析 10

3.3 三点弯曲单元结构设计与分析 11

3.4 微纳米压痕单元结构设计与分析 12

第4章  关键件的设计计算选型与校核 15

4.1 丝杠设计计算及校核 15

4.1.1 单轴双向拉伸单元 15

4.1.2 弯曲单元丝杠校核 21

4.1.3 压痕部分丝杠 22

4.2 导轨设计计算及校核 23

4.3 电机以及减速器的选择 25

4.3.1 拉伸弯曲单元 25

4.3.2 压痕单元 26

4.4 轴承的选用与校核 28

4.5 紧固件的选型与校核 30

4.6 定位销的校核 31

4.7 传感器的选型 32

第5章 整机结构与原理 33

5.1 总体结构与功能介绍 33

 5.2 关键件有限元分析 34

第6章 总结与展望 41

6.1 总结 41

6.2 展望 41

致谢 43

参考文献 45

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