原位双轴力学试验系统是一种可对试样施加双向独立载荷，并同步观测材料微观结构演化的力学测试设备，核心由加载系统、原位表征模块、测控系统三部分组成，适用于研究材料在复杂应力状态下的力学行为。
一、 加载系统：实现双向独立精准施力
驱动结构
系统通常采用四立柱对称式布局，配备两套独立的伺服驱动单元(伺服电机 + 滚珠丝杠 / 液压油缸)，分别控制 X、Y 两个方向的十字形试样夹具。
双轴加载模式分为两种：
比例加载：X、Y 方向载荷 / 位移按预设比例同步施加，模拟等双轴、偏双轴应力状态；
非比例加载：X、Y 方向载荷 / 位移独立控制，可实现先后加载、循环加载等复杂路径，还原材料实际工况受力。
夹具与试样设计
试样多采用十字形结构，避免单轴试样夹持端应力集中的问题，确保测试区域处于均匀双轴应力场。夹具配备自锁装置，防止试样拉伸过程中打滑，同时减少夹具变形对测试结果的干扰。
二、 原位表征模块：同步观测微观结构变化
“原位” 的核心优势在于力学加载与微观表征同步进行，常见集成模块包括：
光学观测模块：搭配高速摄像机、数字图像相关(DIC)系统，通过在试样表面喷涂散斑，实时捕捉测试区域的应变分布、裂纹萌生与扩展轨迹，计算材料的弹性模量、泊松比等参数。
电子显微模块：集成扫描电子显微镜(SEM)或电子背散射衍射(EBSD)装置，在真空环境下对试样进行加载，观测晶粒滑移、孪晶演化、位错运动等微观行为，建立宏观力学性能与微观结构变化的关联。
特殊环境模块：可选配高低温箱、恒温水浴、腐蚀箱等，模拟高温、低温、生理环境、腐蚀介质等工况，研究环境因素对双轴力学性能的影响。
三、 测控系统：保障试验精准可控
控制单元
采用闭环伺服控制系统，通过力传感器、位移传感器、引伸计实时采集载荷、位移、应变数据，与预设目标值对比后，自动调整伺服驱动单元的输出，实现力控制、位移控制、应变控制三种模式的灵活切换。
数据处理单元
系统内置数据采集与分析软件，可实时记录双轴载荷 - 位移曲线、应变分布云图、微观结构图像等数据，并自动生成试验报告，支持数据导出与进一步分析。
四、 核心工作流程
装夹十字形试样，根据试验需求调整夹具位置，设定加载模式(比例 / 非比例)、加载速率、目标载荷 / 位移；
启动原位表征模块(如 DIC、SEM)，完成测试前标定；
测控系统驱动双轴加载单元施力，同步采集载荷、应变数据与微观结构图像；
试验结束后，系统自动整合数据，输出材料在双轴应力状态下的力学性能参数与微观演化规律。
