原位雙軸力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)是一種可對試樣施加雙向獨(dú)立載荷，并同步觀測材料微觀結(jié)構(gòu)演化的力學(xué)測試設(shè)備，核心由加載系統(tǒng)、原位表征模塊、測控系統(tǒng)三部分組成，適用于研究材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)行為。
一、 加載系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)雙向獨(dú)立精準(zhǔn)施力
驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)通常采用四立柱對稱式布局，配備兩套獨(dú)立的伺服驅(qū)動(dòng)單元(伺服電機(jī) + 滾珠絲杠 / 液壓油缸)，分別控制 X、Y 兩個(gè)方向的十字形試樣夾具。
雙軸加載模式分為兩種：
比例加載：X、Y 方向載荷 / 位移按預(yù)設(shè)比例同步施加，模擬等雙軸、偏雙軸應(yīng)力狀態(tài)；
非比例加載：X、Y 方向載荷 / 位移獨(dú)立控制，可實(shí)現(xiàn)先后加載、循環(huán)加載等復(fù)雜路徑，還原材料實(shí)際工況受力。
夾具與試樣設(shè)計(jì)
試樣多采用十字形結(jié)構(gòu)，避免單軸試樣夾持端應(yīng)力集中的問題，確保測試區(qū)域處于均勻雙軸應(yīng)力場。夾具配備自鎖裝置，防止試樣拉伸過程中打滑，同時(shí)減少夾具變形對測試結(jié)果的干擾。
二、 原位表征模塊：同步觀測微觀結(jié)構(gòu)變化
“原位” 的核心優(yōu)勢在于力學(xué)加載與微觀表征同步進(jìn)行，常見集成模塊包括：
光學(xué)觀測模塊：搭配高速攝像機(jī)、數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)系統(tǒng)，通過在試樣表面噴涂散斑，實(shí)時(shí)捕捉測試區(qū)域的應(yīng)變分布、裂紋萌生與擴(kuò)展軌跡，計(jì)算材料的彈性模量、泊松比等參數(shù)。
電子顯微模塊：集成掃描電子顯微鏡(SEM)或電子背散射衍射(EBSD)裝置，在真空環(huán)境下對試樣進(jìn)行加載，觀測晶?；啤\晶演化、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)等微觀行為，建立宏觀力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)變化的關(guān)聯(lián)。
特殊環(huán)境模塊：可選配高低溫箱、恒溫水浴、腐蝕箱等，模擬高溫、低溫、生理環(huán)境、腐蝕介質(zhì)等工況，研究環(huán)境因素對雙軸力學(xué)性能的影響。
三、 測控系統(tǒng)：保障試驗(yàn)精準(zhǔn)可控
控制單元
采用閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，通過力傳感器、位移傳感器、引伸計(jì)實(shí)時(shí)采集載荷、位移、應(yīng)變數(shù)據(jù)，與預(yù)設(shè)目標(biāo)值對比后，自動(dòng)調(diào)整伺服驅(qū)動(dòng)單元的輸出，實(shí)現(xiàn)力控制、位移控制、應(yīng)變控制三種模式的靈活切換。
數(shù)據(jù)處理單元
系統(tǒng)內(nèi)置數(shù)據(jù)采集與分析軟件，可實(shí)時(shí)記錄雙軸載荷 - 位移曲線、應(yīng)變分布云圖、微觀結(jié)構(gòu)圖像等數(shù)據(jù)，并自動(dòng)生成試驗(yàn)報(bào)告，支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出與進(jìn)一步分析。
四、 核心工作流程
裝夾十字形試樣，根據(jù)試驗(yàn)需求調(diào)整夾具位置，設(shè)定加載模式(比例 / 非比例)、加載速率、目標(biāo)載荷 / 位移；
啟動(dòng)原位表征模塊(如 DIC、SEM)，完成測試前標(biāo)定；
測控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)雙軸加載單元施力，同步采集載荷、應(yīng)變數(shù)據(jù)與微觀結(jié)構(gòu)圖像；
試驗(yàn)結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)整合數(shù)據(jù)，輸出材料在雙軸應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)性能參數(shù)與微觀演化規(guī)律。
