统的截面的VM应力。
[0051] 参照图2至图4,大体上用附图标记10表示的用于测试材料系统的本公开系统包 括支撑结构12以及与该支撑结构12可操作地相连的一个或多个电动机械装置14。在本公 开中，系统10也可指电动机械-定位系统。材料系统16可安装在支撑结构12上。电动机 械装置14可包括适于向支撑结构12施加力从而使安装在支撑结构12上的材料系统16发 生位移的任何机械装置、电子装置、电动机械装置或其组合。例如，电动机械装置14可施加 电动机械致力，并使得材料系统16安装在其上的支撑结构12的至少一部分发生机械位移， 从而使材料系统16发生位移。
[0052] 因此，通过使材料系统16的至少一部分发生快速循环位移和/或变形，本公开系 统10可用等效的机械循环测试代替热循环测试。例如，在测试操作中，可利用电动机械装 置14(例如，以千赫兹（"kHz"）频率运行的压电转换器）使材料系统16在电动机械致力 (例如，压电致力）的作用下发生循环位移，从而可在数秒内进行机械循环测试。
[0053] 支撑结构12可包括至少两个材料支架18 (分别用附图标记18a和18b表示）。材 料支架18可彼此间隔开，以在其间限定间隙22,使得至少一个材料支架18可独立于任何其 他的材料支架18运动。材料系统16的至少一部分可牢固的安装或通过其他方式与每个材 料支架18的安装表面20相连（例如，可拆卸地相连）。材料系统16可延伸跨过间隙22。
[0054] 每个材料支架18可连接至支撑基底24。在示例性结构中，所有的材料支架18都 可连接至单个支撑基底24。在另一实施例中，每个材料支架18可以连接至其自身的支撑基 底24。例如，在支撑基底24与材料支架18之间可延伸有一个或多个支撑连接器26。支撑 基底24可安装到固定的安装基底28上。可选的是，每个材料支架18可直接安装到安装基 底28 (未示出）上。
[0055] 至少一个电动机械装置14 (分别表示为电动机械装置14a和电动机械装置14b) 可连接至至少一个材料支架18上，以驱动材料支架18运动，从而向材料支架18施加电动 机械致力，并使材料系统16发生位移和/或变形。例如，电动机械装置14可通过一个或多 个接头30连接至材料支架18。接头30可使材料支架18相对于支撑基底24和/或支撑 连接器26自由运动。电动机械装置14可使材料支架18沿着至少一个方向（例如，沿着X 轴、Y轴和/或Z轴）运动。例如，电动机械装置14可使材料支架18沿着单根轴线运动或 沿着多根轴线运动。
[0056] 在一示例性实施方式中，电动机械装置14可使材料支架18沿着如方向箭头32所 示的单个方向（例如沿着X轴）运动。在另一示例性实施方式中，电动机械装置14可使材 料支架18沿着如方向箭头34所示的单个方向（例如沿着Y轴）运动。在另一示例性实施 方式中，电动机械装置14可使材料支架18沿着如方向箭头36所示的单个方向（例如沿着 Z轴）运动。在另一示例性实施方式中，电动机械装置14可使材料支架18沿着如方向箭 头32、34、36所示的一个或多个方向（例如，沿着X轴、Y轴和/或Z轴中的一个或多个）运 动。
[0057] 在一个示例性实施方式中，电动机械装置14可以是压电转换器。该压电转换器可 以是在所施加电压下发生变形（例如，弯曲和/或拉伸）的任何合适的装置。在压电转换器 受到所施加电压的作用时，其可发生变形，并使材料支架18移动。压电转换器的变形以及 材料支架18的位移与所施加的电压成比例。因此，压电转换器可起到压电致动器的作用， 该压电致动器构造为可在一个或多个正交方向上（例如，沿着X轴、Y轴和/或Z轴中的一 个或多个）对材料支架18进行定位和/或调节材料支架18的位置。
[0058] 压电转换器也可起到压电传感器的作用，其构造为测量施加到压电转换器上的力 的大小。在压电转换器受到应力或力的作用时，例如，材料系统16向材料支架18施加力时， 其产生与所施加的力的大小成比例的电势或电压。
[0059] 在该电动机械装置14的示例性实施例中，压电转换器可在约IHz到IOOkHz的范 围内运行。在另一示例性实施方式中，压电转换器可在约IkHz到IOOkHz的范围内运行。在 又一示例性实施方式中，压电转换器可在约IOkHz到50kHz的范围内运行。
[0060] 在另一示例性实施方式中，电动机械装置14可为音圈（例如，包括线圈架、卡箍和 绕组）以及磁体（例如，永磁体）。音圈可通过磁场与穿过磁场的电流的相互作用而向材料 支架18提供运动力（例如，电动机械致力）。通过使电流流动通过音圈，可产生磁场。该磁 场可使音圈与永磁体产生的磁场相互作用，从而使材料支架18和材料系统16运动。例如， 音圈可用作产生力并且移动一段距离的线性电机。
[0061] 在另一示例性实施方式中，电动机械装置14可为电机（例如，电动机）。电机可包 括适于将来自电机的旋转运动转化为线性力（例如，电动机械致力）以使材料支架18和材 料系统16运动（例如，沿着X轴、Y轴和/或Z轴中的一个或多个）的任何合适的机械装 置。例如，电机可包括可操作地接合在电机与材料支架18之间的活塞、偏心轮等。
[0062] 也可设想其他的适于向材料支架18施加电动机械致力以足以使材料系统16发生 位移的电动机械装置14。
[0063] 参照图2,在本公开系统10的一个方面中，至少一个电动机械装置14可操作地连 接至第一材料支架18a。相对的第二材料支架18b可以是静止的（例如，刚性地连接至支撑 基底24)。材料系统16可连接在材料支架18a和材料支架18b之间，并可跨越限定在材料 支架18a、18b之间的间隙22。
[0064] 电动机械装置14可电连接有控制器38。控制器38可向电动机械装置14提供能 量，并可控制和/或调节电动机械装置14的幅值和/或频率（例如，电动机械致力），并因 此控制第一材料支架18a相对于第二材料支架18b的位移和/或正交运动方向（例如，沿 着X轴、Y轴和/或Z轴）。
[0065] 参照图3,在本公开系统10的另一方面中，第一材料支架18a可操作地连接有至 少一个电动机械装置14a，并且第二材料支架18b可操作地连接有至少一个电动机械装置 14b。材料系统16可连接在材料支架18a、18b之间，并且可跨越限定在材料支架18a、18b 之间的间隙22。
[0066] 控制器38可电连接至电动机械装置14a、14b。控制器38可向电动机械装置14a、 14b提供能量，并可控制和/或调节电动机械装置14a、14b的幅值和/或频率，并因此分别 控制第一材料支架18a和/或第二材料支架18b的位移和/或正交运动方向（例如，沿着 X轴、Y轴和/或Z轴）。
[0067] 在一个示例性结构中，单个控制器38可以与电动机械装置14a、14b通信，电动机 械装置14a、14b与第一材料支架18a和第二材料支架18b二者相关联。在另一示例性结构 中，分离的控制器可以与和第一材料支架18a相关联的电动机械装置14a通信，并且另一分 离的控制器（未示出）可以与和第二材料支架18b相关联的电动机械装置14b通信。
[0068] 在用于测试材料系统16的一个示例性方法中，在不同的幅值和频率下，电动机械 装置14可使材料支架18和材料系统16在约1微米到约200微米之间进行位移（例如，通 过电动机械致力）。在另一实施例中，电动机械装置14可使材料支架18和材料系统16在 约25微米到约100微米之间进行位移。在另一实施例中，电动机械装置14可使材料支架 18和材料系统16在约25微米到约40微米之间进行位移。
[0069] 第一材料支架18a和/或第二材料支架18b相对于彼此的位移可机械地使材料系 统16的第一部分16a相对于材料系统16的第二部分16b进行位移，并在材料系统16中产 生应力。这些机械位移和应力可大致等效于热循环引起的热位移和应力，如图1所示。
[0070] 参照图4,在本公开系统10的另一方面中，可将支撑结构12和材料系统16封闭在 测试腔40内。该测试腔40可以是任何的限定了内部容积44的可密封壳体，该内部容积44 适于在机械循环测试中对材料系统16的给定环境条件和/或参数进行测试。例如，测试腔 40可控制各种环境测试参数，包括但不限于：温度、压力、湿度等。
[0071] 测试腔40可电连接有控制器42,以控制内部容积44内的环境条件、接收有关内部 容积44内的环境条件的信息和/或有关测试过程中环境条件的信息。内部容积44可操作 地连接有一个或多个传感器46,用于监控环境条件并将环境信息发送到控制器42。例如， 传感器46可包括但不限于温度传感器、压力传感器和/或湿度传感器。
[0072] 控制器42可包括处理器48,其用于处理由传感器46收集到的环境信息。内部容 积44内的环境条件可例如由处理器48自动地控制和/或改变，或者通过用户界面50由操 作者手动地控制。可例如通过用户界面50将环境信息展示给操作者。
[0073] 可安装传感器52,来监控机械循环测试过程中材料系统16的状况。如图2和图3 所示，传感器52可定位在材料系统16的表面56附近。如图4所示，传感器52可定位在测 试腔40内。例如，传感器52可为光探测器或高速摄像机。
[0074] 传感器52可电连接有控制器54,以控制传感器52、接收有关材料系统16的状况 的信息（例如，材料系统16的表面56)，并且/或者在测试过程中处理有关材料系统16的 状况的信息（例如，材料系统16的表面56中出现了开裂）。控制器54可包括用于处理传 感器52收集到的状况信息（例如，可视图像）的处理器58。可例如通过显示器60将状况 信息展示给操作者。
[0075] 参照图5和图9，材料系统16可包括各种材料系