基于ARM控制系统的原位压痕测试仪及试验研究

发布时间：2021-08-22 00:04

　　纳米技术是现代科学和现代技术相互结合而成的产物,如纳米压痕、纳米划痕、纳米电子学、纳米生物学等,基于纳米技术的微观尺度材料的力学性能测试技术应用更加广泛,其中纳米压痕测试技术因其测试方法简单、精度高、信息采集速度较快等优点而备受关注。随着现代工业的高速发展,测试材料性能的方式也不断发展,原位纳米压痕测试技术也进一步提高了其测试水平。目前,商业化的压痕测试产品已在国外销售,但由于我国纳米压痕测试技术起步较晚,因此国内的商业化压痕仪领域基本属于空白,国内市场迫切需要研究我国自己的原位压痕技术,同时由于基于PC的控制系统数据采集实时性差、能耗高、难以集成化,针对这些原因,通过结合国家科技项目,展开本文研究。本文提出设计一种基于ARM控制系统的原位压痕测试仪,并且试制了样机。该仪器可实时获得材料在压痕过程中的载荷-压入深度曲线,通过该曲线来获取材料的弹性模量、硬度等力学性能参数,进一步对材料纳米尺度下的力学性能进行深入研究。论文对压痕测试的基本理论进行了分析研究,对不同类型压头的特点和适用条件进行了阐述,并分析了对压痕测试结果的影响因素,最终选取了金刚石压头进行压痕测试。本文通过对各种精密驱动... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 原位纳米压痕的发展趋势
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 原位纳米压痕技术基础理论
    2.1 原位纳米压痕的基本理论
    2.2 压头的选取以及试件的处理
        2.2.1 压头的选取
        2.2.2 试件的处理
        2.2.3 测试环境的影响
    2.3 精密驱动技术
        2.3.1 压电叠堆的基本原理
        2.3.2 压电叠堆的选取
        2.3.3 压电叠堆迟滞特性
    2.4 柔性铰链
        2.4.1 柔性铰链的特点
        2.4.2 柔性铰链的分类
        2.4.3 柔性铰链的选材
        2.4.4 柔性铰链力学特性
    2.5 本章小结
第3章 原位纳米压痕测试仪控制系统的设计
    3.1 原位纳米压痕仪的概述及其工作原理
    3.2 原位纳米压痕仪控制系统的设计
        3.2.1 ARM9处理器
        3.2.2 传感器的选取
    3.3 电控部分的硬件设计
    3.4 电控本分的软件设计以及网口通讯
        3.4.1 PWM技术
        3.4.2 A/D和D/A
        3.4.3 以太网通讯
    3.5 Lab VIEW简介
    3.6 压痕测试控制模式
    3.7 本章小结
第4章 驱动系统动力学模型及整机柔度
    4.1 压电叠堆的力学分析
    4.2 柔性铰链的动力学模型
    4.3 柔性铰链机构的有限元仿真分析
    4.4 机架柔度
    4.5 本章小结
第5章 原位纳米压痕测试仪的校准与试验
    5.1 压痕测试仪的基础结构
    5.2 力传感器以及位移传感器的标定
        5.2.1 力传感器标定
        5.2.2 位移传感器标定
    5.3 原位压痕仪闭环控制特性
    5.4 单晶硅压痕试验
    5.5 对生物方解石重复性测试
    5.6 误差分析与改进
    5.7 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
作者简介
致谢



本文编号：3356587