本發(fā)明涉及機電一體化精密科學(xué)儀器領(lǐng)域，特別涉及一種基于拉伸疲勞-四點彎曲疲勞原位力學(xué)測試裝置。

背景技術(shù)：

金屬疲勞是材料科學(xué)的一個重要組成部分，已日益顯示出它在提高產(chǎn)品質(zhì)量和工程應(yīng)用中的重要作用。受商業(yè)化試驗機限制實驗周期較長、耗費較大，且材料試件疲勞斷裂微觀結(jié)構(gòu)都是在疲勞實驗結(jié)束后采用掃描顯微鏡等成像設(shè)備進行研究分析的，不能實現(xiàn)材料試件受多種載荷應(yīng)力作用下材料微觀形貌實時觀測，對材料疲勞力學(xué)性能研究有一定的局限性。

疲勞試驗機按測試試樣的加載方式可分為：拉－壓疲勞試驗機、彎曲疲勞試驗機、扭轉(zhuǎn)疲勞試驗機、復(fù)合應(yīng)力疲勞試驗機等。實際工程中的板、殼結(jié)構(gòu)部件所承受的大多是多種載荷同時作用，如拉伸一彎曲復(fù)合載荷模式、彎曲一疲勞復(fù)合載荷模式、拉伸一扭轉(zhuǎn)復(fù)合載荷模式等，因此，解析復(fù)合載荷模式作用下的材料的力學(xué)性能及其變性損傷機制對材料學(xué)的發(fā)展具有不可忽視的現(xiàn)實意義。同時四點彎曲疲勞試驗是用于測量材料彎曲疲勞性能的一種試驗方法。

因此設(shè)計開發(fā)一種集拉伸/壓縮、四點彎曲、拉伸疲勞、四點彎曲疲勞多種載荷加載模式于一體的跨尺度原位材料力學(xué)測試平臺，對實時原位監(jiān)測材料的微觀力學(xué)行為和變性損傷機制具有十分重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種拉伸疲勞-四點彎曲疲勞原位力學(xué)測試裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題?？杉衫鞙y試、四點彎曲測試、疲勞測試及基于上述兩種單一載荷形式的復(fù)合載荷測試，即可給定拉伸應(yīng)力下的四點彎曲測試、給定四點彎曲應(yīng)力下的拉伸測試、給定拉伸應(yīng)力下的四點彎曲疲勞測試或給定四點彎曲應(yīng)力狀態(tài)下的拉伸疲勞測試，還可以同時進行拉伸疲勞、四點彎曲疲勞復(fù)合加載測試。此外本發(fā)明測試裝置結(jié)構(gòu)小巧，可在多種顯微鏡下開展上述測試，對材料的微觀變形、損傷和斷裂過程進行原位監(jiān)測。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種拉伸疲勞-四點彎曲疲勞原位力學(xué)測試裝置，包括四點彎曲預(yù)載荷加載單元、四點彎曲疲勞加載單元、拉伸預(yù)載荷加載單元、拉伸疲勞加載單元以及上位機；

所述的四點彎曲預(yù)載荷加載單元包括：直流伺服電機Ⅰ、電機法蘭盤Ⅰ、單向滾珠絲杠Ⅱ以及位移傳感器Ⅱ，其中，直流伺服電機Ⅰ通過電機法蘭盤Ⅰ與測試平臺基座相連，直流伺服電機Ⅰ的輸出軸依次經(jīng)由第一減速增扭單元實現(xiàn)減速、增扭后與單向滾珠絲杠Ⅱ的絲杠轉(zhuǎn)動副連接，單向滾珠絲杠Ⅱ上的螺母移動副上固定連接彎曲模塊支撐座， 測試平臺基座上設(shè)有用于測量彎曲模塊支撐座位移量的位移傳感器Ⅱ，彎曲模塊支撐座上剛性固定所述四點彎曲疲勞加載單元；

所述四點彎曲疲勞加載單元包括：壓電疊堆I、柔性鉸鏈Ⅰ、力傳感器Ⅰ和四點彎曲壓頭；其中，壓電疊堆I 安裝于柔性鉸鏈Ⅰ的凹槽內(nèi)，通過預(yù)緊螺釘進行預(yù)緊，四點彎曲壓頭經(jīng)由力傳感器Ⅰ 安裝于柔性鉸鏈Ⅰ的輸出端處，柔性鉸鏈Ⅰ剛性固定在彎曲模塊支撐座上；

所述拉伸預(yù)載荷加載單元包括：直流伺服電機Ⅱ、電機法蘭盤Ⅱ、精密雙向滾珠絲杠、拉伸夾持臺I、拉伸夾持臺II 、夾具Ⅰ以及力傳感器Ⅱ，其中，直流伺服電機Ⅱ通過電機法蘭盤Ⅱ安裝在測試平臺基座上，通過第二減速增扭單元實現(xiàn)減速、增扭后與精密雙向滾珠絲杠的絲杠轉(zhuǎn)動副連接，精密雙向滾珠絲杠上兩個螺母移動副中的一個連接拉伸夾持臺I，另一個連接拉伸夾持臺II ，夾具Ⅰ通過拉伸夾持臺Ⅰ和拉伸夾持臺Ⅱ安裝在與測試平臺基座固連的直線導(dǎo)軌滑塊Ⅱ上；在夾具Ⅰ的端部安裝有用于檢測測試試件所受拉力的力傳感器Ⅱ，夾具Ⅰ下方設(shè)置有隨時監(jiān)測拉伸量的位移傳感器Ⅱ；

所述拉伸疲勞加載單元包括：柔性鉸鏈Ⅱ、壓電疊堆Ⅱ、夾具Ⅱ以及位移傳感器Ⅱ，所述壓電疊堆Ⅱ安裝在柔性鉸鏈Ⅱ內(nèi)，柔性鉸鏈Ⅱ固定端通過螺釘固定在拉伸夾持臺Ⅰ上，柔性鉸鏈Ⅱ的活動端與夾具Ⅱ相連，夾具Ⅱ通過拉伸夾持臺Ⅰ、拉伸夾持臺Ⅱ安裝在與測試平臺基座固連的直線導(dǎo)軌滑塊Ⅱ上；

所述上位機分別與直流伺服電機Ⅰ、位移傳感器Ⅱ、壓電疊堆I 、力傳感器 Ⅰ、直流伺服電機Ⅱ、力傳感器Ⅱ、接觸式位移傳感器Ⅱ、以及壓電疊堆Ⅱ控制連接。

所述第一減速增扭單元包括傳動連接的蝸輪Ⅰ和蝸桿Ⅰ；所述第二減速增扭單元包括傳動連接的蝸輪Ⅱ和蝸桿Ⅱ。

所述測試平臺基座上設(shè)有位移傳感器支座Ⅰ，彎曲模塊支撐座的側(cè)部固定連接有L形擋板；所述位移傳感器Ⅱ安裝在位移傳感器支座Ⅰ上，用來測量L形擋板的位移量，進而得出四點彎曲壓頭的位移量。

所述的夾具I、夾具Ⅱ均通過旋緊螺釘對試件進行夾緊；所述試件上加工有與旋緊螺釘相配合實現(xiàn)試件定位的U 型槽，然后在試件的上部依次放置防滑墊層、上壓板，最后通過內(nèi)六角螺栓實現(xiàn)對試件的壓緊。

一種使用所述拉伸疲勞-四點彎曲疲勞原位力學(xué)測試裝置進行拉伸疲勞-四點彎曲疲勞原位力學(xué)測試的方法，包括以下幾個步驟：

a.進行力學(xué)測試前，首先通過直流伺服電機Ⅰ和直流伺服電機Ⅱ調(diào)整試件夾具及四點彎曲壓頭的位置，以便試件的安裝；

b.將試件安裝、夾緊后，將各個力傳感器和位移傳感器的示數(shù)清零；

c.對測試過程進行動態(tài)監(jiān)測之前，調(diào)整光學(xué)顯微鏡鏡頭與試件的相對位置，直至試件的中心處在光學(xué)顯微鏡鏡頭視場的中心位置；

d.通過直流伺服電機Ⅰ和直流伺服電機Ⅱ?qū)υ嚰┘永燧d荷或彎曲載荷， 在實現(xiàn)拉伸疲勞的過程中，通過壓電疊堆Ⅱ驅(qū)使柔性鉸鏈Ⅱ?qū)崿F(xiàn)試件拉伸方向中低頻往復(fù)運動，實現(xiàn)疲勞加載；在實現(xiàn)彎曲疲勞的過程中， 通過壓電疊堆I驅(qū)動柔性鉸鏈Ⅰ帶動力傳感器Ⅰ和四點彎曲壓頭輸出微小交變位移，完成彎曲載荷下的低頻疲勞加載；

e.通過光學(xué)系統(tǒng)、CCD圖像傳感器采集圖像信息， 對材料的微觀組織變形、損傷與斷裂等過程進行在線觀測，并通過相應(yīng)的接口電路，將圖像信息傳入計算機；

f.通過計算機中的Labview人機交互界面對實驗加載條件進行設(shè)定，所述條件包括疲勞應(yīng)變幅值、頻率、載荷或位移加載參數(shù)；

g.通過計算機將設(shè)定好的參數(shù)下發(fā)到各自的控制器中，由控制器將輸出信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)控制器分別實現(xiàn)驅(qū)動絲杠螺母單元移動、疲勞單元加載；

f.測試結(jié)束后，通過所得應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)以及圖像信息對材料在拉伸疲勞-四點彎曲疲勞復(fù)合載荷作用下的微觀力學(xué)性能進行分析。

測試前將試件進行研磨拋光、金相腐蝕處理。

本發(fā)明的有益效果在于：

第一、本發(fā)明裝置體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊， 可安裝于各種主流電子顯微鏡真空腔體的載物平臺上。

第二、通過對試件一方向上施加拉伸載荷同時另一個方向上施加彎曲載荷，使試件的中心在一個平面上存在兩個相互垂直的加載力，同時在拉伸載荷的基礎(chǔ)上還可以對試件的拉伸端施加疲勞載荷，在彎曲載荷的基礎(chǔ)上在試件的彎曲方向施加疲勞載荷，用于研究不同載荷形式及載荷大小情況下材料的微觀力學(xué)性能。此外，拉伸載荷方向和彎曲載荷方向各使用一個壓電疊堆進行疲勞加載，即拉伸方向和彎曲方向的疲勞加載相互獨立，使疲勞加載方案選擇多樣性，可開展拉伸試驗、四點彎曲試驗、拉伸和四點彎曲耦合加載試驗、拉伸和拉壓疲勞耦合試驗、四點彎曲和彎曲疲勞耦合加載試驗、拉伸－拉壓疲勞－四點彎曲耦合加載試驗、拉伸－四點彎曲－彎曲疲勞及拉伸－拉壓疲勞－四點彎曲－彎曲疲勞耦合加載試驗。

第三、可以在各類成像儀器的觀測下對試件進行原位拉伸、四點彎曲、疲勞單一以及復(fù)合力學(xué)測試，對材料的微觀變形和損傷過程進行原位觀察，并通過載荷/位移信號的同步檢測，結(jié)合相關(guān)算法，亦可自動擬合生成載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線。

第四、本發(fā)明對豐富原位微納米力學(xué)測試內(nèi)容和促進材料力學(xué)性能測試技術(shù)及裝備具有重要的理論意義和良好的應(yīng)用開發(fā)前途。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明裝置的整體外觀結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明裝置的的俯視圖；

圖3是本發(fā)明裝置的的右視圖；

圖4是本發(fā)明裝置的的主視圖；

圖5是本發(fā)明裝置的四點彎曲疲勞單元結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明裝置試件夾持單元部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明裝置試件夾持單元完整結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1.直流伺服電機Ⅰ；2.電機法蘭盤Ⅰ；3.彈性聯(lián)軸器Ⅰ；4.軸承支座Ⅰ；5.蝸輪Ⅰ；6.蝸桿Ⅰ；7.固定座Ⅰ；8.位移傳感器支座Ⅰ；9.位移傳感器Ⅰ；10.柔性鉸鏈Ⅱ；11.壓電疊堆Ⅱ；12.直流伺服電機Ⅱ；13. 電機法蘭盤Ⅱ；14.彈性聯(lián)軸器Ⅱ；15.軸承支座Ⅱ；16.蝸輪Ⅱ；17.蝸桿Ⅱ；18.固定座Ⅱ；19.位移傳感器Ⅱ；20直線導(dǎo)軌滑塊Ⅱ；21.拉伸夾持臺Ⅰ；22. 直線導(dǎo)軌滑塊Ⅰ；23.彎曲模塊底座；24.柔性鉸鏈Ⅰ；25.壓電疊堆Ⅰ；26力傳感器Ⅰ.27.連接塊；28.四點彎曲壓頭；29.試件；30.夾具Ⅰ；31. 力傳感器Ⅱ；32.拉伸夾持臺Ⅱ；33.測試平臺基座；34.彎曲模塊支撐座；35.夾具Ⅱ；36.單向滾珠絲杠Ⅱ；37.L形擋板；38.旋緊螺釘。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的詳細內(nèi)容及其具體實施方式。

參見圖1至圖6所示，本發(fā)明的拉伸疲勞-四點彎曲疲勞原位力學(xué)測試裝置，包括四點彎曲預(yù)載荷加載與檢測單元、四點彎曲疲勞加載單元、拉伸預(yù)載荷加載與檢測單元、拉伸疲勞加載單元。

所述的四點彎曲預(yù)載荷加載單元是：直流伺服電機Ⅰ1通過電機法蘭盤Ⅰ2與測試平臺基座33相連，經(jīng)由蝸輪Ⅰ5、蝸桿Ⅰ6實現(xiàn)減速、增扭，帶動單向滾珠絲杠Ⅱ36將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為彎曲模塊支撐座34的直線往復(fù)運動，最終實現(xiàn)四點彎曲測試壓頭28對被測試樣29的準靜態(tài)加載。所述位移傳感器Ⅱ19安裝在位移傳感器支座Ⅰ8上，用來測量L形擋板37的位移量，進而得出四點彎曲壓頭28的位移量。

參見圖5所示，本發(fā)明所述的四點彎曲疲勞加載單元由壓電疊堆I25、柔性鉸鏈Ⅰ24、力傳感器Ⅰ26和四點彎曲壓頭28組成;其中壓電疊堆I25安裝于柔性鉸鏈Ⅰ24的凹槽內(nèi)，通過預(yù)緊螺釘進行預(yù)緊，壓頭28經(jīng)由力傳感器Ⅰ26安裝于柔性鉸鏈Ⅰ24的輸出端處，整個彎曲疲勞單元與彎曲模塊支撐座34剛性固定，在實現(xiàn)彎曲疲勞的過程中， 通過壓電疊堆I 25驅(qū)動柔性鉸鏈Ⅰ24帶動力傳感器Ⅰ26和四點彎曲壓頭28輸出微小交變位移，完成彎曲載荷下的低頻疲勞加載。

所述的拉伸預(yù)載荷加載單元是：直流伺服電機Ⅱ12通過電機法蘭盤Ⅱ13安裝在測試平臺基座33上，通過蝸輪Ⅱ16蝸桿Ⅱ17減速增扭，驅(qū)動精密雙向滾珠絲杠并將絲杠的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為拉伸夾持臺I21、拉伸夾持臺Ⅱ32的直線運動，實現(xiàn)對試件29拉伸加載。在夾具夾具Ⅰ30端安裝有力傳感器Ⅱ31，用于檢測測試試件所受的拉力。通過安裝在夾具下方的接觸式位移傳感器Ⅱ19，可以隨時監(jiān)測拉伸的位移。

所述的拉伸疲勞加載單元包括：柔性鉸鏈Ⅱ 10、壓電疊堆Ⅱ11、夾具Ⅱ35以及位移傳感器Ⅱ19，所述壓電疊堆Ⅱ11安裝在柔性鉸鏈Ⅱ10內(nèi)，柔性鉸鏈Ⅱ10固定端通過螺釘固定在拉伸夾持臺Ⅰ21上，柔性鉸鏈Ⅱ10的活動端與夾具Ⅱ35相連，夾具Ⅰ、Ⅱ30、35通過拉伸夾持臺Ⅰ、Ⅱ21、32安裝在與測試平臺基座33固連的直線導(dǎo)軌滑塊Ⅱ20上。在實現(xiàn)拉伸疲勞的過程中，通過壓電疊堆Ⅱ11驅(qū)使柔性鉸鏈Ⅱ10實現(xiàn)試件29拉伸方向中低頻往復(fù)運動，實現(xiàn)疲勞加載。

所述的四點彎曲預(yù)載荷加載與檢測單元采用四點彎曲壓頭28，可對材料開展兩端固支四點彎曲測試和兩端自由四點彎曲力學(xué)性能測試。

參見圖6所示，本發(fā)明所述的夾具I30、夾具Ⅱ35上均通過旋緊螺釘38對試件29進行夾緊；所述試件29上加工有 U 型槽與旋緊螺釘38相配合實現(xiàn)試件的定位，然后在試件29上依次放置防滑墊層、上壓板，通過擰緊內(nèi)六角螺栓實現(xiàn)對試件29的壓緊，以保證夾持的可靠性。

本發(fā)明測試裝置將拉伸疲勞和四點彎曲疲勞單元集成到一起，可開展拉伸疲勞試驗、四點彎曲疲勞試驗、拉伸-四點彎曲測試試驗，拉伸疲勞-四點彎曲疲勞測試試驗。測試裝置整體尺寸為247×240×104mm，可置于顯微鏡組件下進行原位觀測。

本發(fā)明單一載荷加載模式具體實現(xiàn)過程如下：純拉伸、純彎曲加載模式：直流伺服電機經(jīng)由蝸輪蝸桿帶動滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)為拉伸夾持臺Ⅰ21、拉伸夾持臺Ⅱ32、彎曲模塊支撐座34的直線運動，實現(xiàn)對試件的準靜態(tài)加載。

拉伸疲勞測試過程：通過上位機控制拉伸測試單元對被測試件施加預(yù)期的拉應(yīng)力以后，進行保載，然后通過上位機對壓電疊堆Ⅱ11 輸入持續(xù)具有一定頻率的交變電壓，驅(qū)動柔性鉸鏈Ⅱ10實現(xiàn)對被測試件29拉伸方向的低頻往復(fù)運動。當(dāng)達到上位機輸入的拉伸疲勞次數(shù)自動停止，從而實現(xiàn)拉伸疲勞加載。

彎曲疲勞測試過程：通過上位機控制拉伸測試單元對被測試件施加預(yù)期的拉應(yīng)力停止并保載；或者是通過上位機控制四點彎曲測試單元對被測試件施加預(yù)期的彎曲撓度后停止并保載。通過上位機給壓電疊堆I 25輸入具有一定頻率持續(xù)交變電壓，使其驅(qū)動柔性鉸鏈24帶動力傳感器Ⅰ26和壓頭28做高頻低幅的往復(fù)運動，對被測試件29施加彎曲疲勞，當(dāng)達到上位機輸入的彎曲疲勞的次數(shù)自動停止，實現(xiàn)彎曲疲勞的加載。

實現(xiàn)拉伸疲勞-四點彎曲疲勞復(fù)合的過程，只須將上述拉伸過程與彎曲過程結(jié)合起來，通過上位機控制軟件控制其所需的加載時序，即可完成拉彎復(fù)合載荷下的測試過程。

根據(jù)實驗?zāi)康男枰?，選擇合適的測量方法，即純拉伸測試、純四點彎曲測試、拉伸-疲勞測試、四點彎曲-疲勞測試、拉伸-四點彎曲復(fù)合載荷測試、拉伸疲勞-四點彎曲疲勞測試，并在試件被拉伸/彎曲的基礎(chǔ)上進行，即試件預(yù)有一定變形或一定載荷條件下進行中低頻拉伸/彎曲測試。

具體地：

使用所述拉伸疲勞-四點彎曲疲勞原位力學(xué)測試裝置進行純拉伸加載方法，直流伺服電機Ⅱ12經(jīng)由蝸輪Ⅱ16、蝸桿Ⅱ17帶動精密雙向滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)為拉伸夾持臺Ⅰ21和拉伸夾持臺Ⅱ32的直線運動，進而帶動安裝在拉伸夾持臺上的夾具Ⅰ30和夾具Ⅱ35，實現(xiàn)對試件29的準靜態(tài)拉伸加載。

使用所述拉伸疲勞-四點彎曲疲勞原位力學(xué)測試裝置進行拉伸和拉壓疲勞耦合加載方法，在拉伸載荷加載基礎(chǔ)上，通過壓電疊堆Ⅱ11 通入持續(xù)的交變電壓，驅(qū)使柔性鉸鏈Ⅱ10實現(xiàn)試件29拉伸方向中低頻往復(fù)運動，實現(xiàn)拉伸和拉壓疲勞加載。

使用所述拉伸疲勞-四點彎曲疲勞原位力學(xué)測試裝置進行純四點彎曲的加載方法，直流伺服電機Ⅰ1經(jīng)由蝸輪Ⅰ5、蝸桿Ⅰ6帶動單向滾珠絲杠Ⅱ36將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)為彎曲模塊支撐座34的直線運動，進而帶動安裝在彎曲模塊支撐座34上的四點彎曲壓頭28，實現(xiàn)對試件29的準靜態(tài)彎曲加載。

使用所述拉伸疲勞-四點彎曲疲勞原位力學(xué)測試裝置進行四點彎曲和彎曲疲勞耦合加載方法，在純四點彎曲載荷加載基礎(chǔ)上， 通過壓電疊堆I 25在信號驅(qū)動電壓的驅(qū)動下驅(qū)動柔性鉸鏈Ⅰ24帶動力傳感器Ⅰ26和四點彎曲壓頭28輸出微小交變位移，完成彎曲載荷下的低頻疲勞加載。

使用所述拉伸疲勞-四點彎曲疲勞原位力學(xué)測試裝置進行拉伸-四點彎曲耦合加載方法，其特征在于，通過上位機控制軟件同時驅(qū)動直流伺服電機Ⅱ12和直流伺服電機Ⅰ1帶動安裝在拉伸夾持臺上的夾具Ⅰ30和夾具Ⅱ35和安裝在彎曲模塊支撐座34上的四點彎曲壓頭28，實現(xiàn)對試件29的拉伸-四點彎曲耦合加載。

使用所述拉伸疲勞-四點彎曲疲勞原位力學(xué)測試裝置進行拉伸-四點彎曲-彎曲疲勞耦合加載方法，通過上位機控制軟件驅(qū)動直流伺服電機Ⅱ12和直流伺服電機Ⅰ1，帶動拉伸夾具Ⅰ30、Ⅱ35和四點彎曲壓頭28，同時壓電疊堆I 25在信號驅(qū)動電壓的驅(qū)動下輸出微小交變位移，帶動彎曲壓頭28做微小位移，實現(xiàn)拉伸-四點彎曲疲勞加載。

使用所述拉伸疲勞-四點彎曲疲勞原位力學(xué)測試裝置進行拉伸-拉壓疲勞-四點彎曲耦合加載方法，通過上位機控制軟件驅(qū)動直流伺服電機Ⅱ12和直流伺服電機Ⅰ1，帶動拉伸夾具Ⅰ30、Ⅱ35和四點彎曲壓頭28，同時壓電疊堆Ⅱ11在信號驅(qū)動電壓的驅(qū)動下輸出微小交變位移，帶動夾具Ⅱ35做微小位移，實現(xiàn)拉伸疲勞-四點彎曲加載。

使用所述拉伸疲勞-四點彎曲疲勞原位力學(xué)測試裝置進行拉伸-拉壓疲勞-四點彎曲-彎曲疲勞耦合加載方法，通過上位機控制軟件驅(qū)動直流伺服電機Ⅱ12和直流伺服電機Ⅰ1，帶動拉伸夾具Ⅰ30、Ⅱ35和四點彎曲壓頭28，同時壓電疊堆Ⅱ11和壓電疊堆I 25在信號驅(qū)動電壓的驅(qū)動下輸出微小交變位移，帶動夾具Ⅱ35 和四點彎曲壓頭28做微小位移，實現(xiàn)拉伸疲勞-四點彎曲疲勞加載。

在測試的整個過程中，為了實時監(jiān)測被測試件在拉伸/彎曲及交變載荷作用下的裂紋萌生、擴展、變形損傷情況， 并可同時記錄圖像，測試前需要將試件進行研磨拋光、金相腐蝕處理，將測試裝置置于光學(xué)顯微鏡下進行動態(tài)監(jiān)測， 實現(xiàn)在拉伸、四點彎曲、拉伸-四點彎曲耦合加載、拉伸-疲勞耦合加載、拉伸-疲勞-四點彎曲耦合加載、拉伸-四點彎曲-疲勞耦合加載及拉伸-疲勞-四點彎曲-疲勞耦合加載模式下，對被測試材料表面微觀形貌的變化、裂紋的萌生、裂紋的擴展及損傷失效過程的演變進行原位觀測。結(jié)合上位機調(diào)試軟件亦可實時獲取表征材料力學(xué)性能加載持久極限、彈性模量等重要力學(xué)性能指標。

以上所述僅為本發(fā)發(fā)明的優(yōu)選實例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡對本發(fā)明所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。