原位雙軸力學試驗系統(tǒng)是一種可對試樣施加雙向獨立載荷，并同步觀測材料微觀結構演化的力學測試設備，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雜應力狀態(tài)下的力學行為。
一、 加載系統(tǒng)：實現(xiàn)雙向獨立精準施力
驅動結構
系統(tǒng)通常采用四立柱對稱式布局，配備兩套獨立的伺服驅動單元(伺服電機 + 滾珠絲杠 / 液壓油缸)，分別控制 X、Y 兩個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 / 位移按預設比例同步施加，模擬等雙軸、偏雙軸應力狀態(tài)；
非比例加載：X、Y 方向載荷 / 位移獨立控制，可實現(xiàn)先后加載、循環(huán)加載等復雜路徑，還原材料實際工況受力。
夾具與試樣設計
試樣多采用十字形結構，避免單軸試樣夾持端應力集中的問題，確保測試區(qū)域處于均勻雙軸應力場。夾具配備自鎖裝置，防止試樣拉伸過程中打滑，同時減少夾具變形對測試結果的干擾。
二、 原位表征模塊：同步觀測微觀結構變化
“原位” 的核心優(yōu)勢在于力學加載與微觀表征同步進行，常見集成模塊包括：
光學觀測模塊：搭配高速攝像機、數(shù)字圖像相關(DIC)系統(tǒng)，通過在試樣表面噴涂散斑，實時捕捉測試區(qū)域的應變分布、裂紋萌生與擴展軌跡，計算材料的彈性模量、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)境下對試樣進行加載，觀測晶粒滑移、孿晶演化、位錯運動等微觀行為，建立宏觀力學性能與微觀結構變化的關聯(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、腐蝕介質等工況，研究環(huán)境因素對雙軸力學性能的影響。
三、 測控系統(tǒng)：保障試驗精準可控
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、引伸計實時采集載荷、位移、應變數(shù)據(jù)，與預設目標值對比后，自動調(diào)整伺服驅動單元的輸出，實現(xiàn)力控制、位移控制、應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，可實時記錄雙軸載荷 - 位移曲線、應變分布云圖、微觀結構圖像等數(shù)據(jù)，并自動生成試驗報告，支持數(shù)據(jù)導出與進一步分析。
四、 核心工作流程
裝夾十字形試樣，根據(jù)試驗需求調(diào)整夾具位置，設定加載模式(比例 / 非比例)、加載速率、目標載荷 / 位移；
啟動原位表征模塊(如 DIC、SEM)，完成測試前標定；
測控系統(tǒng)驅動雙軸加載單元施力，同步采集載荷、應變數(shù)據(jù)與微觀結構圖像；
試驗結束后，系統(tǒng)自動整合數(shù)據(jù)，輸出材料在雙軸應力狀態(tài)下的力學性能參數(shù)與微觀演化規(guī)律。
