2中的循環水介質用于隔熱板31的實時降溫，導熱板32用于將氮化硅加熱片24產生的熱量傳遞至被測試件25。
[0008]所述的拉伸壓電驅動器為試件25在復合應力下的疲勞測試提供較大運動行程的單軸拉伸載荷的預加載。拉伸壓電驅動器的安裝軸線與本發明在豎直方向上的幾何對稱軸線同軸。拉伸柔性鉸鏈17的剛性部分通過平墊片18和膨脹螺栓19與鉸鏈支撐架20剛性連接，其柔性變形部分加工有規則溝槽結構，該溝槽結構確保拉伸封裝式壓電疊堆29承受壓縮載荷，且對拉伸封裝式壓電疊堆29輸出的直線位移進行恒比率的線性放大；膨脹螺栓19確保拉伸柔性鉸鏈17的柔性變形部分不與鉸鏈支撐架20發生摩擦。
[0009]所述的耐高溫隔熱棉16與多載荷柔性鉸鏈10的剛性部分緊固連接，三個耐高溫隔熱棉16的相對位置為等邊三角形拓撲形式，且均面向被測試件25安裝，用于隔絕氮化硅加熱片24對多載荷封裝式壓電疊堆9的直接熱輻射，削弱高溫輻射對多載荷封裝式壓電疊堆9輸出位移的影響；鉸鏈支撐架20的側壁上加工有規則的鏤空柵格，用于拉伸封裝式壓電疊堆29的散熱。
[0010]所述的多載荷封裝式壓電疊堆9和拉伸封裝式壓電疊堆29均為疊堆式壓電陶瓷促動器，具有輸出位移自檢測功能，響應時間為亞毫秒級；結合多載荷柔性鉸鏈10和拉伸柔性鉸鏈17柔性變形機構的恒定位移放大比率，分別獲取四個壓電驅動器輸出端亞納米分辨率的實時位移。因此，本發明無需配置其他元件即可對壓電驅動器的輸出位移進行檢測。此外，本發明體積小巧，結構緊湊，亦可與三維數字散斑成像儀器兼容使用，對被測試件25在拉伸-彎曲復合載荷作用下的應變進行實時檢測。
[0011]本發明的另一目的在于提供一種復合應力下微構件高溫疲勞性能測試方法，首先將被測試件25的夾持部分安裝至下夾具體23和上夾具體26的楔形凹槽中，以確保初拉伸測試的初始對中性。之后打開流體介質控制閥，在外層水冷管22中通低溫冷卻水，向四組氮化硅加熱片24施加最高幅值為220V的交變電壓，根據權利要求3所述，當向四個氮化硅加熱片24施加不同幅值的交流電壓時，試件25的受熱環境實為具有可控溫度梯度的服役溫度場，因氮化硅加熱片24的升溫即快，構建的溫度場可在半分鐘內達到溫度穩態。在完成試件裝夾和溫度施加后，由任意波形發生器給定特定的頻率和波形信號，通過功率放大器，將輸出的電壓信號作用于多載荷封裝式壓電疊堆9和拉伸封裝式壓電疊堆29兩組電極上。拉伸壓電驅動器可為試件25提供較大運動行程的單軸拉伸載荷的預加載，試驗中可向拉伸封裝式壓電疊堆29施加120V的直流電壓。根據被測試件25實際工況下的受載形式，可對三個多載荷封裝式壓電疊堆9施加不同幅值的交變正弦電壓，但施加電壓的頻率需一致，使其輸出不同幅值的交變位移。如可向其中一個多載荷封裝式壓電疊堆9施加幅值為50V、頻率為10Hz的交變電壓，向對側另兩個多載荷封裝式壓電疊堆9施加幅值為100V、頻率為10Hz的交變電壓，即可實現同頻拉伸-彎曲復合載荷疲勞測試。
[0012]本發明的有益效果在于:本發明可實現亞毫米級的響應時間和亞納米級的輸出位移分辨率，結構緊湊，主體尺寸為153 mm X 146 mm X 135 mm。與現有技術相比，本發明可實現多種模式的拉伸-彎曲復合載荷疲勞測試，同時具備較大運動行程的單軸拉伸載荷的預加載功能。此外，利用最高加熱溫度可達1500°C的氮化硅加熱片，可對被測試件進行均布高溫加熱。亦可構建具有可控溫度梯度的服役溫度場。因此，本發明可為了解、揭示復雜服役環境下材料的疲勞損傷機制提供了測試方法，亦可為提升工程結構的服役可靠性和穩定性提供了研究思路。
【附圖說明】
[0013]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。
[0014]圖1為本發明的整體外觀結構示意圖；
圖2為本發明的俯視不意圖；
圖3為本發明的拉伸壓電驅動器示意圖；
圖4為本發明的多載荷壓電驅動器示意圖；
圖5為本發明的高溫加載及制冷原理示意圖；
圖6為本發明的三自由度運動的原理圖。
[0015]圖中:1.傳感器法蘭、2.移動平臺、3.球面副固定支架、4.球面副活動支架、5.球面副緊固螺釘、6.球面副移動端、7.預緊楔形塊、8.預緊螺釘、9.多載荷封裝式壓電疊堆、10.多載荷柔性鉸鏈、11.轉動副、12.圓錐滾子軸承、13.轉動副螺母、14.轉動軸、15.固定平臺、16.耐高溫隔熱棉、17.拉伸柔性鉸鏈、18.平墊片、19.膨脹螺栓、20.鉸鏈支撐架、21.下夾具法蘭、22.外層水冷管、23.下夾具體、24.氮化硅加熱片、25.試件、26.上夾具體、27.三向力傳感器、28.傳感器法蘭安裝螺釘、29.拉伸封裝式壓電疊堆、30.水冷板、31.隔熱板、32.導熱板。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖進一步說明本發明的詳細內容及其【具體實施方式】。
[0017]參見圖1至圖6所示，本發明的復合應力下微構件高溫疲勞性能測試裝置及方法，包括壓電式三自由度加載單元、高溫加載及水冷單元、壓電式拉伸加載單元、檢測單元及支撐單元。其中壓電式三自由度加載單元中的多載荷柔性鉸鏈10與支撐單元中的轉動副11實為一體，球面副移動端6與支撐單元中的球面副固定支架3以及球面副活動支架4的球形凹面保持球面接觸。高溫加載及水冷單元中的氮化硅加熱片24嵌入式安裝于壓電式拉伸加載單元中的下夾具體23和上夾具體26的矩形卡槽中。壓電式拉伸加載單元中的鉸鏈支撐架20通過螺紋連接方式與支撐單元中的固定平臺15保持剛性連接。檢測單元為三向力傳感器27，其分別通過螺紋連接方式與支撐單元中的傳感器法蘭I以及壓電式拉伸加載單元中的上夾具體26剛性連接。
[0018]所述的壓電式三自由度加載單元包括三個球面副移動端6和三個多載荷壓電驅動器，每個多載荷壓電驅動器由預緊楔形塊7、預緊螺釘8、多載荷封裝式壓電疊堆9和多載荷柔性鉸鏈10組成，圓柱形多載荷封裝式壓電疊堆9具有輸出位移自檢測功能。多載荷壓電驅動器呈等邊三角形拓撲安裝形式。所述的高溫加載及水冷單元包括外層水冷管22、氮化硅加熱片24、水冷板30、隔熱板31和導熱板32。其中水冷板30、隔熱板31和導熱板32固定安裝在上夾具體26和下夾具體23內，氮化硅加熱片24嵌入式安裝在兩夾具體的矩形卡槽中，可對被測試件25進行均布高溫加熱。所述的壓電式拉伸加載單元包括拉伸壓電驅動器、耐高溫隔熱棉16、平墊片18、膨脹螺栓19、鉸鏈支撐架20、下夾具法蘭21、下夾具體23、試件25和上夾具體26。其中拉伸壓電驅動器由拉伸柔性鉸鏈17和拉伸封裝式壓電疊堆29組成。拉伸壓電驅動器、下夾具法蘭21、下夾具體23和上夾具體26采用串聯式安裝方式，其安裝軸線為本發明在豎直方向上的幾何對稱軸線。所述的檢測單元包括傳感器法蘭1、三向力傳感器27和傳感器法蘭安裝螺釘28。移動平臺2的傾覆運動通過三向力傳感器27和上夾具體26傳遞至被測試件25，三向力傳感器27用于檢測試件25所受的拉伸及彎曲載荷。所述的支撐單元包括球面副移動部分和轉動副固定部分，其中球面副移動部分由移動平臺2、球面副固定支架3、球面副活動支架4和球面副緊固螺釘5組成，轉動副固定部分由圓錐滾子軸承12、轉動副螺母13、轉動軸14和固定平臺15組成。通過球面副活動支架4、球面副緊固螺釘5和球面副移動端6組成的球面副可實現移動平臺2的三自由度運動。
[0019]所述的復合應力為基于三自由度并聯機構實現的拉伸-彎曲復合應力。三個多載荷壓電驅動器呈等邊三角形拓撲安裝形式，其輸出的高頻交變位移通過由球面副移動端6