一种材料力学性能真三轴加载测试装置与试验方法

技术领域

本发明属于精密科学仪器领域，尤其涉及一种材料力学性能真三轴加载测试装置与试验方法，能够对材料进行真三轴静动态力学加载，同时兼用不同的成像设备能够对材料内部结构变化进行多角度实时表征，为研究材料损伤失效机制与力学性能之间的关系提供一种可靠的手段。

背景技术

众所周知，所有的材料在使用过程中都会不断的受到各种力的作用，而且是极其复杂的，如拉伸、弯曲、疲劳、扭转、剪切、弯曲等等。在这些复杂力学载荷的作用下，导致材料在实际应用中会出现各种各样不同的失效形式从而对生命财产安全产生巨大损伤，而只有分析出材料内部的损伤机制与力学性能之间的关系，才能够更合理的改善工件的组成成分及结构，提高性能，避免意外损坏而造成不可控的损失。

传统力学三轴加载试验技术结合成像表征技术时往往由于空间干涉、遮挡而无法实现对试样的连续成像，或由于传统力学试验机结构灵活性的限制导致不同的成像设备联用时两者相对位置往往固定不可调节，导致两者成像结果均是从一定位置关系得到的，上述两个原因均导致无法清晰的得到材料内部的变化形式和结构，因而研究揭示材料的损伤失效机制与力学性能之间的关系，建立复杂多尺度结构与力学行为间构效关系，已成为保障各类材料使用合理性和可靠性的关键科学难题。

发明内容

本发明提供一种材料力学性能真三轴加载测试装置与试验方法，以解决传统力学加载局限性过多、成像设备兼容性差、不同成像设备的相对位置不能调节、难以实现真三轴加载下连续成像等问题。本发明通过定位支撑框架实现精密旋转模块和原位加载测试模块的固定，保证了力学加载的复杂性，实现对于试样的边旋转边加载；该装置三根加载轴均不处于水平/竖直方向，实现对于试样的0～360°同步同位测试表征；该装置框架两侧预留有两组成像设备接口，可以灵活集成两套高分辨力成像设备；该装置通过齿圈滚轮驱动可以实现成像设备的相对位置可调，实现对试样的多视角成像。

本发明采取的技术方案是：一种材料力学性能真三轴加载测试装置，包括定位支撑模块、精密旋转模块和原位加载测试模块，其中两个精密旋转模块分别通过姿态调整台相对固定在定位支撑模块内部的上、下两面上，原位加载测试模块固定在精密旋转模块上，原位加载测试模块的夹具用于固定试样。

本发明所述的定位支撑模块包括定位框架，成像设备一接收器安装架，成像设备二接收器安装滑台，成像设备二接收器安装架，成像设备一光源安装架，位移平台，成像设备二光源安装架，成像设备二光源安装滑台，齿圈安装板，齿圈，成像设备一接收部分，成像设备二接收部分，滑动板，成像设备二光源部分，成像设备一光源部分和导向柱，其中齿圈安装板安装在位移平台上，齿圈安装在齿圈安装板上，滑动板安装在位移平台的支撑电杠上，导向柱固定在位移平台上，框架通过导向柱定位并且压在滑动板上；成像设备一接收部分安装在位移平台上，成像设备一接收器安装架安装在成像设备一接收部分上，成像设备一光源部分安装在位移平台上，成像设备一光源安装架安装在成像设备一光源部分上，成像设备二接收部分安装在位移平台上，成像设备二接收器安装架安装在成像设备二接收部分上，成像设备二接收器安装滑台安装在成像设备二接收器安装架上，成像设备二光源部分安装在位移平台上，成像设备二光源安装架安装在成像设备二光源部分上，成像设备二光源安装滑台安装在成像设备二光源安装架上，成像设备一接收部分、成像设备一光源部分、成像设备二接收部分和成像设备二光源部分分别通过滚轮与齿圈啮合。

本发明所述的位移平台包括一层底板，二层底板，三层底板，支撑电杠，中心孔，一二层支撑板，一二层导轨，一二层滑块，二三层电机转接板，二三层电机，二三层支撑板，二三层导轨，二三层滑块，一二层电机，一二层电机转接板，地脚，其中二三层支撑板安装在三层底板上，二三层导轨固定在二三层支撑板上，二三层滑块按导轨滑块的配合方式安装在二三层导轨上；二三层电机转接板固定在三层底板上，二三层电机固定在二三层电机转接板上，其作用在于带动二层底板位移；一二层支撑板安装在二层底板上，一二层导轨固定在一二层支撑板上，一二层滑块按导轨滑块的配合方式安装在一二层导轨上；一二层电机转接板固定在二层底板上，一二层电机固定在一二层电机转接板上，其作用在于带动一层底板位移；支撑电杠安装在三层底板上，其作用在于支撑框架，并实现竖直方向位移；齿圈安装板安装在一层底板上，并且与中心孔同心，滑动板安装在支撑电杠上。

本发明所述的成像设备一接收部分包括成像设备一接收器角度板，成像设备一接收器导轨，成像设备一接收器滑块，成像设备一接收器滚轮，成像设备一接收器电机，其中成像设备一接收器角度板安装在一层底板上，且与中心孔同心，成像设备一接收器导轨安装在成像设备一接收器角度板上，成像设备一接收器滑块安装在成像设备一接收器导轨上，成像设备一接收器安装架安装在成像设备一接收器滑块上，成像设备一接收器电机安装在成像设备一接收器安装架前端，其销轴插在成像设备一接收器滚轮销孔中，且保证滚轮与齿圈啮合。

本发明所述的成像设备一光源部分包括成像设备一光源角度板，成像设备一光源导轨，成像设备一光源滑块，成像设备一光源滚轮和成像设备一光源电机，其中成像设备一光源角度板安装在一层底板上，且与中心同心，成像设备一光源导轨安装在成像设备一光源角度板上，成像设备一光源滑块安装在成像设备一光源导轨上，成像设备一光源安装架安装在成像设备一光源滑块上，成像设备一光源电机安装在成像设备一光源安装架前端，其销轴插在成像设备一光源滚轮销孔中，且保证滚轮与齿圈啮合。

本发明所述的成像设备二接收部分包括成像设备二接收器角度板，成像设备二接收器导轨，成像设备二接收器滑块，成像设备二接收器滚轮和成像设备二接收器电机，其中成像设备二接收器角度板安装在一层底板上，且与中心孔同心，成像设备二接收器导轨安装在成像设备二接收器角度版上，成像设备二接收器滑块安装在成像设备二接收器导轨上，成像设备二接收器安装架安装在成像设备二接收器滑块上，成像设备二接收器电机安装在成像设备二接收器安装架前端，其销轴插在成像设备二接收器滚轮销孔中，且保证成像设备二接收器滚轮与齿圈啮合，成像设备二接收器安装滑台安装在成像设备二接收器安装架上。

本发明所述的成像设备二光源部分包括成像设备二光源角度板，成像设备二光源导轨，成像设备二光源滑块，成像设备二光源滚轮和成像设备二光源电机，其中成像设备二光源角度板安装在一层底板上，且与中心孔同心，成像设备二光源导轨安装在成像设备二光源角度板上，成像设备二光源滑块安装在成像设备二光源导轨上，成像设备二光源安装架安装在成像设备二光源滑块上，成像设备二光源电机安装在成像设备二光源安装架前端，其销轴插在成像设备二光源滚轮销孔中，且保证成像设备二光源滚轮与齿圈啮合，成像设备二光源安装滑台安装在成像设备二光源安装架。

本发明所述的精密旋转模块包括精密转台、转台姿态调整台、辅助支架，其中转台姿态调整台安装在定位支撑模块的定位框架内部的上面和下面，精密转台安装在转台姿态调整台上，且与位移平台的一层底板预留的中心孔同轴，通过转台姿态调整台的调整，与另外一侧的精密转台同轴；辅助支架在调整完同轴后安装，通过补充或撤除垫片与精密转台连接。

本发明所述的转台姿态调整台包括转台俯仰调整平台，转台x位移调整平台和转台y位移调整平台，其中转台俯仰调整平台固定连接在转台y位移调整平台上方，转台y位移调整平台下方安装在转台x位移调整平台上。

本发明所述的原位加载测试模块包括固定板、转接板、姿态调整台、直线滑台底板、短导轨滑块、磁路、动子、滑台、夹具，固定板中心孔，固定板预留接口，转台俯仰调整平台，x位移调整平台，y位移调整平台，短导轨，短滑块，对中板，对中板盖，固定夹具，安装夹具和辅助夹具，其中固定板安装在精密转台上，固定板有固定板中心孔，姿态调整台的y位移调整平台通过转接板安装在固定板预留的接口上，直线滑台底板安装在姿态调整台的转台俯仰调整平台上，x位移调整平台位于转台俯仰调整平台和y位移调整平台之间，磁路与短导轨滑块均安装在直线滑台底板上，短滑块与短导轨滑动连接，动子吸附于磁路上，滑台与动子上端和导轨滑块同时固定；对中板安装在滑台上，对中板盖通过螺钉扣合在对中板上，固定夹具卡在两者之间，安装夹具通过螺钉扣合在固定夹具上。

本发明所述固定夹具前端设计有螺纹，辅助夹具通过螺纹连接固定在固定夹具前端。

一种采用材料力学性能真三轴加载测试装置的试验方法，包括下列步骤：

步骤一、试样的夹持：将三根加载轴上的六个安装夹具取下，将试样扣在固定夹具后，在将安装夹具扣上，并通过螺钉拧紧，再将复杂工况模拟模块合上；

步骤三、打开成像模块：打开两种成像设备的光源和接收器；

步骤四、静动态拉伸、压缩加载：对直线电机动子通电，进而对材料进行静态拉伸、压缩或者进行疲劳测试，对试样中任一平面所受应力按如下公式分析：

σ

σ

σ

σ：试样中任一微元的任一平面所受法向应力；

τ：试样中任一微元的任一平面所受剪切应力；

α：应力σ

β：应力σ

θ：应力σ

应力σ

应力σ

步骤五、连续成像立体表征：启动精密旋转台，通过精密旋转台的旋转带动静动态加载模块旋转，使得成像模块对试样进行0～360°连续成像，同时可以启动成像设备一光源电机和成像设备一接收器电机，调整两种成像设备的相对位置，获得不同视角下的对比图像，但调整时需保证对应光源和接收器在同一条直线上；

步骤六、关闭设备：保留好实验数据，并确保各模块均关闭，通过对比步骤四中所得到的被测材料任一平面的应力分析结果与步骤五表征得到的待测材料的图像，即可得到待测材料在真三轴加载下的力学行为。

本发明面向研究材料内部损伤失效机制与力学性能之间的关系，研究一种材料力学性能真三轴加载测试装置与试验方法，既可以突破传统单/双轴拉伸/压缩、弯曲、扭转进行力学加载的局限性，又可以通过不同的成像设备表征材料不同尺度的内部结构。一种材料力学性能真三轴加载测试装置与试验方法，实现了对材料进行真三轴力学的静动态加载，同时两种成像设备可精准调控相对位置且对试样能进行0～360°连续成像，得到材料内部的立体结构表征结果，对研究材料在力学载荷下的失效机制及性能改善具有重大意义。

本发明的有益效果在于：

1、本发明包括定位支撑模块、成像模块、精密旋转模块、原位加载测试模块四大部分。本发明整体高度模块化、标准化，便于调试安装及后期维护。

2、本发明充分发挥不同成像设备的互补性，在成像过程中两种成像设备间的相对位置可以改变，进而得到多种视角下试样内部结构的比对图像，揭示其损伤失效机制，构建多尺度结构演化与力学行为间构效关系，为组分更复杂、结构更特殊的材料的研发应用提供保障。

3、本发明创造性的在试验机领域引用光学原理，利用准直仪、屋脊棱镜的辅助，完成了三轴正交静动态加载组件的安装，实现了三根加载轴均不处于水平/竖直方向，能够对材料进行真三轴静动态加载的同时保证成像设备对试样进行0～360°同步同位测试表征，得到材料的立体结构表征结果，为研究材料的贮存/服役真实状态提供有力保障，且采用辅助夹具设计，对非金属试样也有很好的兼容性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的加载测试原理示意图；

图3是本发明定位支撑模块的结构示意图；

图4是本发明定位支撑模块中位移平台的结构示意图；

图5是本发明定位支撑模块中齿圈安装板、齿圈、成像设备一接收部分、成像设备二接收部分、滑动板、成像设备二光源部分、成像设备一光源部分的俯视图；

图6是本发明定位支撑模块中成像设备一接收部分的结构示意图；

图7是本发明定位支撑模块中成像设备一光源部分的结构示意图；

图8是本发明定位支撑模块中成像设备二接收部分的结构示意图；

图9是本发明定位支撑模块中成像设备二光源部分的结构示意图；

图10是本发明精密旋转模块的结构示意图；

图11是本发明精密旋转模块中转台姿态调整台的结构示意图；

图12是本发明原位加载测试模块的结构示意图；

图13是本发明原位加载测试模块中直线滑台底板、短导轨滑块、磁路、动子的结构示意图；

图14是本发明原位加载测试模块中固定板、转接板、姿态调整台的结构示意图；

图15是本发明原位加载测试模块中夹具的示意图；

图16是本发明被测试样的结构示意图；

图中，1、定位支撑模块，2、精密旋转模块，3、原位加载测试模块，101、定位框架，102、成像设备一接收器安装架，103、成像设备二接收器安装滑台，104、成像设备二接收器安装架，105、成像设备一光源安装架，106、位移平台，107、成像设备二光源安装架，108、成像设备二光源安装滑台，109、齿圈安装板，110、齿圈，111、成像设备一接收部分，112、成像设备二接收部分，113、滑动板，114、成像设备二光源部分，115、成像设备一光源部分，116、导向柱，10601、一层底板，10602、二层底板，10603、三层底板，10604、支撑电杠，10605、中心孔，10606、一二层支撑板，10607、一二层导轨，10608、一二层滑块，10609、二三层电机转接板，10610、二三层电机，10611、二三层支撑板，10612、二三层导轨，10613、二三层滑块，10614、一二层电机，10615、一二层电机转接板，10616、地脚，11401、成像设备二光源角度板，11402、成像设备二光源导轨，11403、成像设备二光源滑块，11404、成像设备二光源滚轮，11405、成像设备二光源电机，11201、成像设备二接收器角度板，11202、成像设备二接收器导轨，11203、成像设备二接收器滑块，11204、成像设备二接收器滚轮，11205、成像设备二接收器电机，11101、成像设备一接收器角度板，11102、成像设备一接收器导轨，11103、成像设备一接收器滑块，11104、成像设备一接收器滚轮，11105、成像设备一接收器电机，11501、成像设备一光源角度板，11502、成像设备一光源导轨，11503、成像设备一光源滑块，11504、成像设备一光源滚轮，11505、成像设备一光源电机，201、精密转台，202、转台姿态调整台，203、辅助支架，20301、转台俯仰调整平台，20302、转台x位移调整平台，20303、转台y位移调整平台，301、固定板，302、转接板，303、姿态调整台，304、直线滑台底板，305、短导轨滑块，306、磁路，307、动子，308、滑台，309、夹具，30501、短导轨，30502、短滑块，30101、固定板中心孔，30102、固定板预留接口，30301、转台俯仰调整平台，30302、x位移调整平台，30303、y位移调整平台，30901、对中板，30902、对中板盖，30903、固定夹具，30904、安装夹具，30905、辅助夹具，30906、试样。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例，仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，还可以在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，一种材料力学性能真三轴加载测试装置，包括定位支撑模块1、精密旋转模块2和原位加载测试模块3，其中两个精密旋转模块2分别通过姿态调整台202相对固定在定位支撑模块1内部的上、下两面上，原位加载测试模块3固定在精密旋转模块2上，原位加载测试模块3的夹具用于固定试样。

如图3、5所示，所述的定位支撑模块1包括定位框架101，成像设备一接收器安装架102，成像设备二接收器安装滑台103，成像设备二接收器安装架104，成像设备一光源安装架105，位移平台106，成像设备二光源安装架107，成像设备二光源安装滑台108，齿圈安装板109，齿圈110，成像设备一接收部分111，成像设备二接收部分112，滑动板113，成像设备二光源部分114，成像设备一光源部分115和导向柱116，其中齿圈安装板109安装在位移平台106上，齿圈110安装在齿圈安装板109上，滑动板113安装在位移平台106的支撑电杠10604上，导向柱116固定在位移平台106上，框架101通过导向柱116定位并且压在滑动板113上；成像设备一接收部分111安装在位移平台106上，成像设备一接收器安装架102安装在成像设备一接收部分111上，成像设备一光源部分115安装在位移平台106上，成像设备一光源安装架105安装在成像设备一光源部分115上，成像设备二接收部分112安装在位移平台106上，成像设备二接收器安装架104安装在成像设备二接收部分112上，成像设备二接收器安装滑台103安装在成像设备二接收器安装架104上，成像设备二光源部分114安装在位移平台106上，成像设备二光源安装架107安装在成像设备二光源部分114上，成像设备二光源安装滑台108安装在成像设备二光源安装架107上，成像设备一接收部分111、成像设备一光源部分115、成像设备二接收部分112和成像设备二光源部分114分别通过滚轮与齿圈110啮合，通过电机驱动带动滚轮绕齿圈110转动，保证成像设备一接收器和成像设备一光源在一条直线上、成像设备二接收器和成像设备二光源在一条直线上，同时可调整两种成像设备的夹角。

如图4所示，所述的位移平台106包括一层底板10601，二层底板10602，三层底板10603，支撑电杠10604，中心孔10605，一二层支撑板10606，一二层导轨10607，一二层滑块10608，二三层电机转接板10609，二三层电机10610，二三层支撑板10611，二三层导轨10612，二三层滑块10613，一二层电机10614，一二层电机转接板10615，地脚10616，其中二三层支撑板10611安装在三层底板10603上，二三层导轨10612固定在二三层支撑板10611上，二三层滑块10613按导轨滑块的配合方式安装在二三层导轨10612上；二三层电机转接板10609固定在三层底板10603上，二三层电机10610固定在二三层电机转接板10609上，其作用在于带动二层底板10602位移；一二层支撑板10606安装在二层底板10602上，一二层导轨10607固定在一二层支撑板10606上，一二层滑块10608按导轨滑块的配合方式安装在一二层导轨10607上；一二层电机转接板10615固定在二层底板10602上，一二层电机10614固定在一二层电机转接板10615上，其作用在于带动一层底板10601位移；支撑电杠10604安装在三层底板10603上，其作用在于支撑框架101，并实现竖直方向位移；齿圈安装板109安装在一层底板10601上，并且与中心孔10605同心，滑动板113安装在支撑电杠10604上。

如图6所示，所述的成像设备一接收部分111包括成像设备一接收器角度板11101，成像设备一接收器导轨11102，成像设备一接收器滑块11103，成像设备一接收器滚轮11104，成像设备一接收器电机11105，其中成像设备一接收器角度板11101安装在一层底板10601上，且与中心孔10605同心，成像设备一接收器导轨11102安装在成像设备一接收器角度板11101上，成像设备一接收器滑块11103安装在成像设备一接收器导轨11102上，成像设备一接收器安装架102安装在成像设备一接收器滑块11103上，成像设备一接收器电机11105安装在成像设备一接收器安装架102前端，其销轴插在成像设备一接收器滚轮11104销孔中，且保证滚轮11104与齿圈110啮合，将成像设备一接收器安装在成像设备一接收器安装架102上即可。

如图7所示，所述的成像设备一光源部分115包括成像设备一光源角度板11501，成像设备一光源导轨11502，成像设备一光源滑块11503，成像设备一光源滚轮11504和成像设备一光源电机11505，其中成像设备一光源角度板11501安装在一层底板10601上，且与中心10605同心，成像设备一光源导轨11502安装在成像设备一光源角度板11501上，成像设备一光源滑块11503安装在成像设备一光源导轨11502上，成像设备一光源安装架105安装在成像设备一光源滑块11503上，成像设备一光源电机11505安装在成像设备一光源安装架105前端，其销轴插在成像设备一光源滚轮11504销孔中，且保证滚轮11504与齿圈110啮合，将成像设备一光源安装在成像设备一光源安装架105上即可。

如图8所示，所述的成像设备二接收部分112包括成像设备二接收器角度板11201，成像设备二接收器导轨11202，成像设备二接收器滑块11203，成像设备二接收器滚轮11204和成像设备二接收器电机11205，其中成像设备二接收器角度板11201安装在一层底板10601上，且与中心孔10605同心，成像设备二接收器导轨11202安装在成像设备二接收器角度版11201上，成像设备二接收器滑块11203安装在成像设备二接收器导轨11202上，成像设备二接收器安装架104安装在成像设备二接收器滑块11203上，成像设备二接收器电机11205安装在成像设备二接收器安装架104前端，其销轴插在成像设备二接收器滚轮11204销孔中，且保证成像设备二接收器滚轮11204与齿圈110啮合，成像设备二接收器安装滑台103安装在成像设备二接收器安装架104上，将成像设备二接收器安装在成像设备二接收器安装滑台103上即可。

如图9所示，所述的成像设备二光源部分114包括成像设备二光源角度板11401，成像设备二光源导轨11402，成像设备二光源滑块11403，成像设备二光源滚轮11404和成像设备二光源电机11405，其中成像设备二光源角度板11401安装在一层底板10601上，且与中心孔10605同心，成像设备二光源导轨11402安装在成像设备二光源角度板11401上，成像设备二光源滑块11403安装在成像设备二光源导轨11402上，成像设备二光源安装架107安装在成像设备二光源滑块11403上，成像设备二光源电机11405安装在成像设备二光源安装架107前端，其销轴插在成像设备二光源滚轮11404销孔中，且保证成像设备二光源滚轮11404与齿圈110啮合，成像设备二光源安装滑台108安装在成像设备二光源安装架107，将成像设备二光源安装在成像设备二光源安装滑台108上即可。

如图10所示，所述的精密旋转模块2包括精密转台201、转台姿态调整台202、辅助支架203，其中转台姿态调整台202安装在定位支撑模块1的定位框架101内部的上面和下面，精密转台201安装在转台姿态调整台202上，且与位移平台106的一层底板10601预留的中心孔10605同轴，采用准直仪和透镜组找到中心轴线，通过转台姿态调整台202的调整，与另外一侧的精密转台201同轴；辅助支架203在调整完同轴后安装，通过补充或撤除垫片与精密转台201连接，防止转台姿态调整台202被压溃；

如图11所示，所述转台姿态调整台202包括转台俯仰调整平台20201，转台x位移调整平台20202和转台y位移调整平台20203，其中转台俯仰调整平台20201固定连接在转台y位移调整平台20203上方，转台y位移调整平台20203下方安装在转台x位移调整平台20202上。

如图12、13、14、15所示，所述的原位加载测试模块3包括固定板301、转接板302、姿态调整台303、直线滑台底板304、短导轨滑块305、磁路306、动子307、滑台308、夹具309，固定板中心孔30101，固定板预留接口30102，转台俯仰调整平台30301，x位移调整平台30302，y位移调整平台30303，短导轨30501，短滑块30502，对中板30901，对中板盖30902，固定夹具30903，安装夹具30904和辅助夹具30905，其中固定板301安装在精密转台201上，固定板301有固定板中心孔30101，姿态调整台303的y位移调整平台30303通过转接板302安装在固定板301预留的接口30102上，直线滑台底板304安装在姿态调整台303的转台俯仰调整平台30301上，x位移调整平台30302位于转台俯仰调整平台30301和y位移调整平台30303之间，磁路306与短导轨滑块305均安装在直线滑台底板304上，短滑块30502与短导轨30501滑动连接，动子307吸附于磁路306上，滑台308与动子307上端和导轨滑块305同时固定；对中板30901安装在滑台308上，对中板盖30902通过螺钉扣合在对中板30901上，固定夹具30903卡在两者之间，安装夹具30904通过螺钉扣合在固定夹具30903上；

所述固定夹具30903前端设计有螺纹，辅助夹具30905通过螺纹连接固定在固定夹具30903前端。

本发明在进行一种材料力学性能真三轴加载测试试验时，可参考图2、16所示加载测试原理图，在此仅以最复杂的三轴加载为例，具体步骤如下：

步骤一、试样的夹持：将三根加载轴上的六个安装夹具30904取下，将试样扣在固定夹具30903后，在将安装夹具30904扣上，并通过螺钉拧紧，再将复杂工况模拟模块4合上；

步骤三、打开成像模块：打开两种成像设备的光源和接收器；

步骤四、静动态拉伸、压缩加载：对直线电机动子307通电，进而对材料进行静态拉伸、压缩或者进行疲劳测试，对试样中任一平面所受应力按如下公式分析：

σ

σ

σ

σ：试样中任一微元的任一平面所受法向应力；

τ：试样中任一微元的任一平面所受剪切应力；

α：应力σ

β：应力σ

θ：应力σ

应力σ

应力σ

步骤五、连续成像立体表征：启动精密旋转台201，通过精密旋转台201的旋转带动静动态加载模块旋转3，使得成像模块对试样进行0～360°连续成像，同时可以启动成像设备一光源电机11405和成像设备一接收器电机11205，调整两种成像设备的相对位置，获得不同视角下的对比图像，但调整时需保证对应光源和接收器在同一条直线上；

步骤六、关闭设备：保留好实验数据，并确保各模块均关闭，通过对比步骤四中所得到的被测材料任一平面的应力分析结果与步骤五表征得到的待测材料的图像，即可得到待测材料在真三轴加载下的力学行为。