体视学显微镜原位热-力耦合加载试验仪

仪器特点

• 启发性强，有利于理论与实践结合，提升教学效果。

• 适用范围广，仪器精度高，适合教学与研究推广使用；

• 首次实现材料在热-力耦合加载作用下细观破坏性能的原位观测；

• 实现各类先进复合材料热-力耦合加载作用下破坏性能的定量分析与比较。

各部分功能介绍

• 原位加载试验台：实现对待观测样品的可控原位精细加载，试验台具有上下、x轴，y轴等精细平移功能，从而实现对样品

• 表面各个部位破坏情况的细观观测。

• 热-力耦合试验腔：实现对实验样品的温度、力学加载，形成热-力耦合损伤，并精确测量样品行程。

• 体视学显微镜：实现对样品表面各个位置破坏情况的细观观测，特别是对所形成的凹凸不平的裂纹、孔隙等实现清晰成像所带CCD摄像头将图像采集至电脑图像系统。

• 原位加载及图像采集软件系统：实现对原位加载试验台的精确加载控制，应力、应变数据的采集及处理，加载过程中样品 表面不同位置表面细观形貌的图像采集等功能。

• 数字图像分析系统：通过图像优化-灰度转换-二值化数据获取-分形维数的计算过程，对体视学显微镜获取的图像进行处理，得到定量化数据，为材料的细观力学性能分析比较提供数据资料。

仪器应用范围

用于各类先进复合材料力学性能的教学，使学生了解增强体与粘合剂之间的界面结合性能，以及与之相关的材料加载破坏速率、温度对复合材料界面增强作用及力学性能的影响，材料热-力耦合作用下的老化破坏等知识。 通过本仪器的实验，使学生将理论与实际相结合，获得良好的教学效果。同时，本仪器也是各类先进复合材料力 学性能深入分析的有力工具。

独特优势

主要技术指标

①力学传感器载荷0-5000N，可便捷更换力学传感器。

② 步进电机控制精度<0.1%延伸率，X、Y轴平移精度<0.1%延伸率。

③ 实现对-60～150℃不同温度载荷（温度精度±0.5℃）、应力载荷作用下材料的热-力耦合加载试验。

④ 观测样品变形延伸率≥500%。

⑤ 体视学显微镜放大倍率6.5-200×，最大工作距离286mm，基本物体视场直径35mm，连续或逐级变倍。CCD摄像头500万像素，在最高像素下连续拍摄速度为7帧/秒，连续拍摄速度23帧/秒时像素可保持130万。

⑥ 静态图像采样时间<3s/幅，具有材料在加载作用下破坏过程的动态捕捉功能。

仪器主要特色

（1）教学性：仪器配套有详细的实验操作指导书，已广泛应用于北京理工大学本科生研究型课程《先进复合材 料》、研究生课程《固体推进剂技术》等课程的教学活动中。学生通过采用该仪器进行实验，对课堂教学的理论 知识内容有了直观深入的认识，对改善课程的教学效果起到了极大的促进作用。

（2）科学性：实验仪器所获定性与定量分析结果客观科学，实验教学与课堂理论科学知识紧密联系，促进学生将理论与实际相结合。仪器操作过程科学严谨，有助于提升学生的操作技能。

（3） 创新性：目前，国内外在先进复合材料的力学性能教学与研究领域尚无同类仪器，本仪器是结合教学需要 进行的一次创新；仪器设计新颖，构思巧妙，实现了对先进复合材料教学活动中的新的实验教学方式、方法和内 容的创新；本仪器可同时适用于对各类先进复合材料力学性能及其影响因素的教学，适用性强；同时，本仪器还 可应用于科学研究和企业技术人员培训，并已在相关企业获得了成功推广，具有较强的通用性。

（4）启发性：采用本实验仪器，进行演示、验证性实验教学，容易激发学生的学习兴趣，促进学生的主动参与、 合作开展实验。本仪器对北京理工大学教学改革项目“《先进复合材料》研究型课程”的教学改革和创新起到了 极大的推动作用。

（5）实用性：仪器操作面板和软件界面简便易懂；仪器具有良好可操作性，使用过程中性能稳定，结果可靠， 安全性好；仪器功能全面，适用范围广、价格低廉，具有良好的推广应用价值，并且已获得了较好的推广；仪器 满足认识性、启发性、综合性等实验教学环节及学生动手能力的训练要求，有利于培养学生创新精神和实践能力。