ICS 19.060 N 71
JB
中华人民共和国机械行业标准
JB/T138092020
固体材料力学性能原位测试仪器
通用技术条件
In-situ mechanicaltestinginstruments for solid materials--
Generalspecification
2020-04-16发布
2021-01-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布 JB/T13809—2020
目 次
前言 1范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4基本要求 4.1工作条件 4.2外观质量， 5设计与安装 5.1设计. 5.2安装. 6机械件.. 7控制系统 8测试系统. 9成像系统. 10多物理场系统 11校准. 12检验规则.. 12.1检验分类.. 12.2出厂检验 12.3 型式检验 13标志、包装、运输和贮存 13.1标志 13.2 包装.. 13.3 运输
II
13.4 贮存.. 14随行技术文件 JB/T13809—2020
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国试验机标准化技术委员会（SAC/TC122）归口。 本标准起草单位：吉林大学、中机试验装备股份有限公司、广州大学。 本标准主要起草人：赵宏伟、孔繁和、徐利霞、徐忠根、吴迪、张金伟、董景石、任露泉。 本标准为首次发布。
ⅡI JB/T13809—2020
固体材料力学性能原位测试仪器通用技术条件
1范围
本标准规定了固体材料力学性能原位测试仪器的术语和定义、基本要求、设计与安装、机械件、控制系统、测试系统、成像系统、多物理场系统、校准、检验规则、标志、包装、运输、贮存、随行技术文件。
本标准适用于通过成像装置对力学性能测试中材料的微观组织结构、力学行为与变形损伤机制进行动态监测的原位测试仪器（以下简称测试仪）。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T2611一2007试验机通用技术要求 GB/T5226.1一2019机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件 GB7247.1一2012激光产品的安全第1部分：设备分类、要求 JB/T6147一2007试验机包装、包装标志、储运技术要求 JB/T7406.1一1994试验机术语材料试验机
3术语和定义
JB/T7406.1一1994界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
固体材料solidmaterial 常温下以固体状态存在的材料。 注：常见的固体材料有金属材料、无机非金属材料和高分子材料等。
3.2
成像装置imagingdevice 测试仪中实现监测、追踪、显示和记录被测试样的微观组织结构、力学行为、变形损伤的装置。 示例：扫描电子显微镜（SEM)、X射线衍射仪、拉曼（Raman）光谱仪、金相显微镜等。
3.3
原位监测in-situmonitoring 在试验过程中，测试仪通过成像装置对试样的微观组织结构、力学行为、变形损伤等进行的全程实
时监测。 3.4
原位测试仪器 in-situ testing instrument 在成像装置的原位监测下对固体材料进行力学性能测试试验，能够同时得到材料相关力学参数以及
相应的试件微观组织形貌变化过程的测试仪器。
1 JB/T13809—2020
4基本要求
4.1工作条件
在下列条件下测试仪应正常工作： a）环境温度为10℃35℃，温度变化不超过2℃； b）相对湿度范围为20%～50%； c）在稳固的基础上水平安装，水平度误差不超过0.2/1000； d）清洁、无灰尘污染，周围无振动、无腐蚀性介质、无电磁干扰的环境中； e）测试仪电源电压的允许范围为220V土22V。
4.2外观质量
4.2.1 测试仪的外观应整洁，表面不应有图样未规定的凸起、凹陷、粗糙不平和其他损伤。 4.2.2 测试仪的表面镀、涂层应平整、均匀，无明显剥落、擦伤、露底及污垢 4.2.3 测试仪的零部件表面不得有锈蚀。 4.2.4 测试仪的铭牌标识应耐久和清晰。
5设计与安装 5.1设计 5.1.1结构 5.1.1.1测试仪除了应结构合理、性能良好、符合人类工效学原理以外，还应操作简单，便于维修、 组装和拆解。 5.1.1.2测试仪的设计应在结构上考虑能够方便地放置检测和校准用的标准计量器具或配备其他合适的辅助测量装置。 5.1.1.3测试仪应空间布局合理，保证成像装置与复合加载机构和多物理场系统的空间兼容性，保证相互运动不干涉。 5.1.1.4测试仪的设计应在满足复合载荷加载功能的同时，保证整机的总体刚度。 5.1.2功能 5.1.2.1测试仪的设计应能实现最终输出端的准静态加载，保证成像装置成像功能的实现。 5.1.2.2测试仪应有必要的隔振措施，成像装置应与驱动装置分开放置，避免驱动装置的振动对原位监测的成像质量产生影响。 5.1.2.3施加热场的测试仪应具有必要的隔热功能， 5.1.2.4测试仪应具有良好的电磁兼容性，不应因电磁场干扰而影响试验结果。 5.2安装 5.2.1装配 5.2.1.1测试仪及其部件应按照装配工艺规程进行装配。 5.2.1.2传动机构应运行平稳、动作灵活，并能正确定位。 5.2.1.3所有固定零件（如螺钉、销、键等）应紧固，并能正确定位。 5.2.1.4成像装置装配应灵活，装配好后不应有可感觉到的松动、晃动、空回和卡滞现象。
2 JB/T13809—2020
5.2.1.5测试仪应安装在隔振台上。 5.2.2安全防护 5.2.2.1质量较大的测试仪的零部件应便于吊运和安装，并应设有起吊孔、起吊环或采用其他便于搬运的措施。 5.2.2.2测试仪在运输和运行中可能松脱的零部件，应有防松措施。 5.2.2.3测试仪应具有安全保护装置。 5.2.2.4测试仪的电击防护应满足GB/T5226.1一2019中第6章的规定。 5.2.2.5测试仪的线缆应满足GB/T5226.1一2019中第12章和第13章的规定。 5.2.2.6测试仪在使用激光、射线等对人体有害的原位成像装置时应满足GB7247.1-2012的规定。
6机械件
测试仪的机械加工件、铸件和焊接件应满足GB/T2611一2007中第5章和第6章的规定。
7控制系统
7.1控制系统应能对拉伸、弯曲、扭转、压痕等加载模块实现独立控制，各模块之间互不产生影响。 7.2控制系统应能对电场、热场、磁场等多物理场的施加实现独立控制，多物理场的施加互不产生干扰。 7.3控制系统宜采用闭环反馈控制，以电动机为驱动元件的控制系统至少应具备速度控制、位置控制、力控制三种闭环控制模式，以压电叠堆为驱动元件的控制系统至少应具备位置控制、力控制两种闭环控制模式。 7.4力加载以及电场和磁场的加载的控制部分应具有波形加载的功能，满足不同的加载需求。
8测试系统
8.1 测试系统应具备多通道数据采集功能，在测试仪运行过程中应能准确获取力、位移、磁场强度、 电流、电压和温度等信号，在测试系统显示器上同步实时显示测试曲线和原位监测图像等信息，并能对试验数据实时保存。 8.2测试系统宜具有较高的采样频率和采样精度，对于具有疲劳测试功能的测试仪，其数据采集频率应不小于最大测试频率的15倍。 8.3测试系统的位移宜采用光栅尺或相似的数字量位移传感器进行测量，以便降低数据采集过程中噪声对测量结果的影响。 8.4测试系统应能记录试件装夹位置。 8.5测试系统应能标记原位监测位置，例如初始焦距位置等，方便对常用位置进行标记。
9成像系统
9.1成像系统应能调整成像装置的位置，在试验过程中尽可能地保证试样上拟定观测区域处于成像装置的视场内。 9.2成像系统在原位监测过程中应确保成像清晰，且具有良好的对比度，满足成像需要。 9.3成像系统应在明显位置设置铭牌，标明成像装置的型号、功能、要求等信息。 9.4成像系统应具备自动跟随标记点和自动调整焦距功能，并具有微纳米尺度的分辨力，能够实现原
3 JB/T13809—2020
位监测过程中的动态监测。 9.5成像系统应能根据不同的测试条件选用适宜的成像装置，也应能实现多种成像装置在不干涉的情况下同时使用。 9.6对具有温度场加载功能的测试仪，其成像系统需配有透明石英玻璃防护罩。
10多物理场系统
10.1具有温度场加载功能的测试仪，多物理场系统应对测试仪的夹具和加热装置配备相应的冷却装置，建议采用水冷循环的冷却方式，夹具与机体的连接部分应采用隔热措施进行隔热。 10.2具有磁场加载功能的测试仪，夹具应采用非铁磁性材料，多物理场系统应对磁通量的测量具有良好的漂移抑制功能。 10.3具有电场加载功能的测试仪，试样应浸泡在硅油中，硅油槽表面应有透明的石英玻璃窗，以便进行原位监测。 10.4具有电场加载功能的测试仪，夹具应采用有效的绝缘措施，夹具上与试样的接触面需镶嵌电极，电极表面应保证平整，两电极之间应保证平行。 10.5具有电场加载功能的测试仪，采集电位移的测量回路中应加入高压保护装置，在试样击穿时保护测试仪，高压线缆外应有硅胶保护管，防止漏电。 10.6具有力-电场复合加载功能的测试仪，试验过程中夹具与硅油之间存在相对运动，应保证其动密封性能。
11校准
11.1应定期对测试仪的夹具同轴度进行校准，记录动夹具校准位置。 11.2采用LVDT传感器或光栅尺等位移传感器测量位移时，应考虑测试仪的机架柔度对应变测量结果的影响并进行校准。 11.3对具有压痕加载功能的测试仪，应考虑压痕加载模块的机架柔度对压入深度的影响并进行校准。
12检验规则
12.1检验分类
检验分为： a）出厂检验； b）型式检验。
12.2出厂检验 12.2.14 每台测试仪须经检验部门检验合格后方能出厂，并附有产品合格证。 12.2.2出厂检验的项目在产品标准中规定。 12.2.3质量特性的不合格类别应在产品标准中规定。 12.3 型式检验 12.3.1有下列情况之一时，一般应进行型式检验：
a）新产品试制或老产品转厂生产的定型鉴定或型式评价； b）产品正式生产后，其结构设计、材料、工艺及关键的配套元器件有较大改变，可能影响产品性能：
4 JB/T13809—2020
c）正常生产的产品，定期或积累一定产量； d）产品长期停产后，恢复生产； e）国家质量监督机构提出进行型式检验的要求。
12.3.2对于型式检验，当批量不大于50台时，抽样2台，若检验后有1台不合格，则判定该批产品为不合格批；当批量大于50台时，抽样5台，若检验后出现2台或2台以上不合格品，则判定该批产品为不合格批。
13 标志、包装、运输和贮存
13.1标志
13.1.1测试仪应有铭牌，其内容包括：
a）产品型号； b）产品名称； c）产品主要技术参数； d）制造日期、编号； e）制造厂名称或标志、地址。
13.1.2对于执行本标准的产品，应在产品或产品使用说明书上标明本标准编号（代号、顺序号、年号）和名称。 13.2包装 13.2.1 测试仪的包装应为防霉、防锈、防振、防尘组合的复合防护包装。 13.2.2 测试仪的包装应符合JB/T6147一2007中5.6.3～5.6.6的规定。 13.2.3 包装箱上的收发货标志和储运图示标志，应符合JB/T6147一2007中第6章的规定。 13.3运输
在运输方面有特殊要求的测试仪，应规定其运输要求，一般应防止强烈地冲击、雨淋和曝晒。 13.4贮存 13.4.1测试仪贮存的温度为0℃～40℃、相对湿度不大于85%，室内无酸、碱及腐蚀性气体，必要时可在产品标准中特殊规定。 13.4.2测试仪若贮存超过一年，出厂前应重新进行校准方可出厂。
14随行技术文件
14.1应随测试仪提供下列技术文件：
a）使用说明书； b）合格证； c）装箱单； d）随行备附件清单； e）产品配置表。
14.2使用说明书应能正确指导安装、使用和维修测试仪。装箱单应便于清点。
5