实验1  小尺度材料力学测量实验

（固体力学选修实验）

微细观材料力学性能测试是现代力学测试技术的重要部分。本试验介绍了实验室自行研制的微细观材料力学测试系统，并利用该系统对金属或薄膜材料的力学性能进行测试。

一、 实验目的

1、 了解微细观条件下草料力学性能的测试方法

2、 学习该系统的操作方法

3、 对金属薄片或非金属薄膜的力学性能进行测量

二、 实验设备

微细观力学性能测试系统，游标卡尺

三、 实验原理

微细材料/结构力学性能测试系统由控制计算机，微型机械加载机构、光学体视显微镜和高分辨率图像采集系统组成，见图1所示。计算机负责控制机械加载装置按力控制模式、位移控制模式工作，同时进行力和图像数据的采集。选配件包括照明光源、试件夹具等。微型机械加载机构采用了调速范围为0.01―100mm/min、调速比为1：10,000的交流伺服系统和电机。电机转速经减速机减速后传递给丝杠副，丝杠副的螺纹由左旋和右旋两段组成。当电机旋转时带动连接在丝杠副上的夹具接头作相对运动，以保证试件中心位置固定。S型力传感器安装在夹具的一端，可跟据实际需求进行替换，标准配置的测力范围：0―100N，测力精度为0.05%。光学显微成像系统在选用1倍物镜时，具有70mm的工作距离，放大倍数为10:1，在选用1/2”CCD电视摄像机时，最小可对800X600平方微米的范围进行图像采集。图像采集系统选用了进口图像采集卡，具有两路视频信号采集和12位高灰度等级量化的功能，配合高分辨率逐行扫描摄像机，使图像采集的分辨率达到1376X1040。即在对800X600平方微米的范围进行图像采集时，每像素代表的实际长度为约0.6微米。运用数字图像相关软件进行图像变形分析，可以测量60纳米以下的变形。该系统适用于各类微细结构、材料的机械力学性能测试。

四、 实验步骤

1. 开启计算机，并打开微型拉伸机电源。

2. 在windows界面下运行smarttest软件，按下控制器绿色按钮，让计算机控制微型拉伸机构。

3. 利用游标卡尺测量试件的横截面积。

4. 操作软件，移动夹具至合适位置，并夹持试件。

5. 运行imaging软件，调节焦距，放大倍数等，实现序列图像的采集。

6. 分别用smarttest和imaging软件对试件进行加载，并同时采集序列图像。

五、 实验结果整理

利用数字图像相关软件对序列图像进行分析，得到物体的应变，并把载荷换算成应力。从而获得物体的应力-应变关系。