儀器特點
啟發(fā)性強，有利于理論與實踐結(jié)合，提升教學效果。
適用范圍廣，儀器精度高，適合教學與研究推廣使用；
首次實現(xiàn)材料在熱-力耦合加載作用下細觀破壞性能的原位觀測；
實現(xiàn)各類先進復合材料熱-力耦合加載作用下破壞性能的定量分析與比較。
各部分功能介紹
原位加載試驗臺：實現(xiàn)對待觀測樣品的可控原位精細加載，試驗臺具有上下、x軸，y軸等精細平移功能，從而實現(xiàn)對樣品
表面各個部位破壞情況的細觀觀測。
熱-力耦合試驗腔：實現(xiàn)對實驗樣品的溫度、力學加載，形成熱-力耦合損傷，并精確測量樣品行程。
體視學顯微鏡：實現(xiàn)對樣品表面各個位置破壞情況的細觀觀測，特別是對所形成的凹凸不平的裂紋、孔隙等實現(xiàn)清晰成像所帶CCD攝像頭將圖像采集至電腦圖像系統(tǒng)。
原位加載及圖像采集軟件系統(tǒng)：實現(xiàn)對原位加載試驗臺的精確加載控制，應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù)的采集及處理，加載過程中樣品 表面不同位置表面細觀形貌的圖像采集等功能。
數(shù)字圖像分析系統(tǒng)：通過圖像優(yōu)化-灰度轉(zhuǎn)換-二值化數(shù)據(jù)獲取-分形維數(shù)的計算過程，對體視學顯微鏡獲取的圖像進行處理，得到定量化數(shù)據(jù)，為材料的細觀力學性能分析比較提供數(shù)據(jù)資料。
儀器應(yīng)用范圍
用于各類先進復合材料力學性能的教學，使學生了解增強體與粘合劑之間的界面結(jié)合性能，以及與之相關(guān)的材料加載破壞速率、溫度對復合材料界面增強作用及力學性能的影響，材料熱-力耦合作用下的老化破壞等知識。 通過本儀器的實驗，使學生將理論與實際相結(jié)合，獲得良好的教學效果。同時，本儀器也是各類先進復合材料力 學性能深入分析的有力工具。
獨特優(yōu)勢
| 體視學顯微鏡原位熱-力耦合加載試驗儀 | 原位加載掃描電鏡 |
| 儀器成本與實驗條件需求 | 成本低于20萬/臺，對實驗條件無苛刻要求，每臺占地面積約5m2。 | 成本高于80萬/臺，掃描電鏡對實驗室潔凈程度與溫、濕度要求高，每臺占地面積至少15m2。 |
| 對觀測樣品的前處理要求 | 啞鈴型樣條，無需進行表面前處理，適合各種復合材料。 | 啞鈴型樣條，對復合材料通常需要進行表面噴金處理，不適合含能復合材料。 |
| 可觀測延伸率范圍 | 樣品延伸率可達500%，可用于各種復合材料拉伸條件下力學響應(yīng)性能觀測。 | 樣品延伸率<30%，不適合具有粘彈性的復合材料拉伸條件下的力學響應(yīng)性能觀測。 |
| 溫度載荷施加 | 可實現(xiàn)-60～150℃不同溫度載荷條件下的熱-力耦合 加載試驗。 | 國外有熱臺出售，可實現(xiàn)加熱條件下的觀測，但價格昂貴，且熱臺需與掃描電鏡匹配。無法進行低溫試驗。 |
| 傳感器適用范圍 | 可進行0-5000N的任意傳感器的快速更換，普通應(yīng)力加載傳感器即適用。 | 傳感器更換困難，需適合掃描電鏡的微型力學傳感器。 |
| 維護成本 | 維護簡便，無額外維護要求，維護成本很低。 | 掃描電鏡更換燈絲，光纜清潔，濺射儀清潔等維護成本高。 |
| 軟件系統(tǒng) | 軟件系統(tǒng)集成匹配，操作簡便，靜態(tài)圖像采樣時間<3s/幅，可獲得材料在加載下破壞過程的視頻材料。 | 掃描電鏡操作軟件與力學加載、圖像分析軟件匹配度低，只能獲得靜態(tài)圖像，每幅圖采樣時間>30s。 |
| 適用領(lǐng)域 | 教學、科研同時適用。 | 主要用于科研，無法在教學中推廣使用。 |
主要技術(shù)指標
①力學傳感器載荷0-5000N，可便捷更換力學傳感器。
② 步進電機控制精度<0.1%延伸率，X、Y軸平移精度<0.1%延伸率。
③ 實現(xiàn)對-60～150℃不同溫度載荷（溫度精度±0.5℃）、應(yīng)力載荷作用下材料的熱-力耦合加載試驗。
④ 觀測樣品變形延伸率≥500%。
⑤ 體視學顯微鏡放大倍率6.5-200×，最大工作距離286mm，基本物體視場直徑35mm，連續(xù)或逐級變倍。CCD攝像頭500萬像素，在最高像素下連續(xù)拍攝速度為7幀/秒，連續(xù)拍攝速度23幀/秒時像素可保持130萬。
⑥ 靜態(tài)圖像采樣時間<3s/幅，具有材料在加載作用下破壞過程的動態(tài)捕捉功能。
儀器主要特色
（1）教學性：儀器配套有詳細的實驗操作指導書，已廣泛應(yīng)用于北京理工大學本科生研究型課程《先進復合材 料》、研究生課程《固體推進劑技術(shù)》等課程的教學活動中。學生通過采用該儀器進行實驗，對課堂教學的理論 知識內(nèi)容有了直觀深入的認識，對改善課程的教學效果起到了極大的促進作用。
（2）科學性：實驗儀器所獲定性與定量分析結(jié)果客觀科學，實驗教學與課堂理論科學知識緊密聯(lián)系，促進學生將理論與實際相結(jié)合。儀器操作過程科學嚴謹，有助于提升學生的操作技能。
（3） 創(chuàng)新性：目前，國內(nèi)外在先進復合材料的力學性能教學與研究領(lǐng)域尚無同類儀器，本儀器是結(jié)合教學需要 進行的一次創(chuàng)新；儀器設(shè)計新穎，構(gòu)思巧妙，實現(xiàn)了對先進復合材料教學活動中的新的實驗教學方式、方法和內(nèi) 容的創(chuàng)新；本儀器可同時適用于對各類先進復合材料力學性能及其影響因素的教學，適用性強；同時，本儀器還 可應(yīng)用于科學研究和企業(yè)技術(shù)人員培訓，并已在相關(guān)企業(yè)獲得了成功推廣，具有較強的通用性。
（4）啟發(fā)性：采用本實驗儀器，進行演示、驗證性實驗教學，容易激發(fā)學生的學習興趣，促進學生的主動參與、 合作開展實驗。本儀器對北京理工大學教學改革項目“《先進復合材料》研究型課程”的教學改革和創(chuàng)新起到了 極大的推動作用。
（5）實用性：儀器操作面板和軟件界面簡便易懂；儀器具有良好可操作性，使用過程中性能穩(wěn)定，結(jié)果可靠， 安全性好；儀器功能全面，適用范圍廣、價格低廉，具有良好的推廣應(yīng)用價值，并且已獲得了較好的推廣；儀器 滿足認識性、啟發(fā)性、綜合性等實驗教學環(huán)節(jié)及學生動手能力的訓練要求，有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力。
