一種用于薄板中心裂紋拉伸試樣斷裂韌度測試的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種用于薄板中心裂紋拉伸試樣斷裂韌度測試的裝置，屬于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]以往斷裂韌度測試主要是針對厚板和鍛件，對薄板材料開展較少。近年來，航空領(lǐng)域?qū)饘俦“暹M(jìn)行斷裂韌度測試的需求越來越多。薄板的平面應(yīng)力斷裂韌度KR曲線和KC值(或表觀斷裂韌度KAPP值)不僅是金屬薄板材料出廠檢驗(yàn)的基本力學(xué)性能指標(biāo)(關(guān)系到產(chǎn)品的合格與發(fā)布)，而且在航空領(lǐng)域也是對飛機(jī)蒙皮材料、結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷容限分析所需的最基本的力學(xué)性能數(shù)據(jù)。測試的主要方法是采用中心裂紋拉伸M(T)試樣進(jìn)行不斷的拉伸加載直至斷裂失效，記錄加載過程中裂紋嘴張開位移V隨著載荷P變化的P-V曲線，通過對P-V曲線進(jìn)行處理獲得薄板的裂紋擴(kuò)展阻力KR曲線、KC值與KAPP值。
[0003]目前能夠開展薄板斷裂韌度KR曲線測試的單位很少，主要是由于薄板斷裂韌度測試要求的試樣寬度較寬(通常寬度為300?500mm，長度為寬度的2倍)，載荷大，缺少相應(yīng)的試驗(yàn)測試裝置與測試設(shè)備。而且試樣在拉伸過程中很容易發(fā)生加載不均和屈曲導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果無效，或防屈曲裝置對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生明顯的影響而導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而設(shè)計(jì)提供了一種用于薄板中心裂紋拉伸試樣斷裂韌度測試的裝置，其目的是實(shí)現(xiàn)金屬薄板中心裂紋拉伸M(T)試樣在室溫空氣和不斷增加的軸向拉伸載荷作用下進(jìn)行斷裂韌度Kk曲線測試。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0006]該種用于薄板中心裂紋拉伸試樣斷裂韌度測試的裝置，其特征在于:該裝置用兩個(gè)實(shí)驗(yàn)夾具(5)分別連接并夾緊試樣(4)的上、下兩端，實(shí)驗(yàn)夾具(5)通過銷軸(7)與U型接頭(6)連接，一個(gè)U型接頭(6)連接試驗(yàn)機(jī)的上工作部分(3)，另一個(gè)U型接頭(6)連接試驗(yàn)機(jī)的下工作部分(I)，試驗(yàn)機(jī)的下工作部分(I)的兩側(cè)各固定一根導(dǎo)軌(2)穿過上工作部分(3)的兩側(cè)，上工作部分(3)可以沿導(dǎo)軌(2)移動(dòng)，調(diào)整試樣(4)處于兩導(dǎo)軌(2)的平行的中心軸線所構(gòu)成的豎直平面上；
[0007]在試樣(4)的用于卡裝COD規(guī)的中心裂紋(10)的上、下對稱位置上各安裝一個(gè)防曲夾板(8)，防曲夾板(8)的前、后夾板的夾裝面上涂有潤滑脂與試樣(4)的前、后表面緊貝占，防曲夾板⑶的作用是防止試樣⑷發(fā)生面內(nèi)屈曲。防曲夾板⑶的兩端與夾環(huán)(9)連接，夾環(huán)(9)夾緊固定在導(dǎo)軌(2)上，通過高度尺使防曲夾板(8)兩端的夾環(huán)(9)位于同一高度。
[0008]實(shí)驗(yàn)夾具(5)上加工有與試樣⑷連接的兩排螺栓孔，螺栓孔的直徑為11mm，螺栓孔橫向間距為50mm，上、下兩排螺栓孔之間的間距為30mm。中心裂紋(10)上下兩端刀口之間的距離為12mm。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:能夠方便的在材料力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)上實(shí)現(xiàn)金屬薄板中心裂紋拉伸M(T)試樣在室溫空氣下的斷裂韌度KR曲線測試，不僅加載均勻，能夠方便的通過試驗(yàn)機(jī)和COD規(guī)獲得拉伸加載過程中斷裂韌度計(jì)算所需的P-V曲線，而且能有效的防止試樣在拉伸載荷作用下發(fā)生屈曲。若試驗(yàn)過程中需要觀測裂紋長度，通過在該裝置上安裝顯微鏡也很容易實(shí)現(xiàn)。本裝置具有試驗(yàn)裝置簡單、實(shí)用和安全的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0011]圖2是本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的軸側(cè)圖
[0012]圖3是本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的防曲夾板(8)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0013]圖4為本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的夾環(huán)(9)的前半部分結(jié)構(gòu)的示意圖
[0014]圖5為本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的夾環(huán)(9)的后半部分結(jié)構(gòu)的示意圖
[0015]圖6為本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)夾具(5)的結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0017]參見附圖1?6所示，該種用于薄板中心裂紋拉伸試樣斷裂韌度測試的裝置，其特征在于:該裝置用兩個(gè)實(shí)驗(yàn)夾具5分別連接并夾緊試樣4的上、下兩端，實(shí)驗(yàn)夾具5通過銷軸7與U型接頭6連接，一個(gè)U型接頭6連接試驗(yàn)機(jī)的上工作部分3，另一個(gè)U型接頭6連接試驗(yàn)機(jī)的下工作部分1，試驗(yàn)機(jī)的下工作部分I的兩側(cè)各固定一根導(dǎo)軌2穿過上工作部分3的兩側(cè)，上工作部分3可以沿導(dǎo)軌2移動(dòng)，調(diào)整試樣4處于兩導(dǎo)軌2的平行的中心軸線所構(gòu)成的豎直平面上；
[0018]在試樣4的用于卡裝COD規(guī)的中心裂紋10的上、下對稱位置上各安裝一個(gè)防曲夾板8，防曲夾板8的前、后夾板的夾裝面上涂有潤滑脂與試樣4的前、后表面緊貼，防曲夾板8的前、后夾板由鋁合金制成，寬150mm，厚30mm，形狀為U型，夾板上帶有多個(gè)Φ11的螺栓孔用于夾緊不同寬度的試樣，防曲夾板8的兩端與夾環(huán)9連接，夾環(huán)9夾緊固定在導(dǎo)軌2上，通過高度尺使防曲夾板8兩端的夾環(huán)9位于同一高度，夾環(huán)9由前、后兩部分構(gòu)成。
[0019]實(shí)驗(yàn)夾具5上加工有與試樣4連接的兩排螺栓孔，螺栓孔的直徑為11mm，螺栓孔橫向間距為50mm，上、下兩排螺栓孔之間的間距為30mm。中心裂紋10上下兩端刀口之間的距離為12_。將COD規(guī)卡在中心裂紋10的中央。通過在不同的應(yīng)力水平下進(jìn)行往復(fù)的卸載與升載，進(jìn)行拉伸載荷作用下薄板的斷裂韌度試驗(yàn)，記錄斷裂韌度計(jì)算所需的P-V數(shù)據(jù)。若卸載與升載過程中的P-V曲線重合則證明防屈曲裝置有效。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于薄板中心裂紋拉伸試樣斷裂韌度測試的裝置，其特征在于:該裝置用兩個(gè)實(shí)驗(yàn)夾具(5)分別連接并夾緊試樣(4)的上、下兩端，實(shí)驗(yàn)夾具(5)通過銷軸(7)與U型接頭(6)連接，一個(gè)U型接頭(6)連接試驗(yàn)機(jī)的上工作部分(3)，另一個(gè)U型接頭(6)連接試驗(yàn)機(jī)的下工作部分(I)，試驗(yàn)機(jī)的下工作部分(I)的兩側(cè)各固定一根導(dǎo)軌(2)穿過上工作部分(3)的兩側(cè)，上工作部分(3)可以沿導(dǎo)軌(2)移動(dòng)，調(diào)整試樣(4)處于兩導(dǎo)軌(2)的平行的中心軸線所構(gòu)成的豎直平面上； 在試樣(4)的用于卡裝COD規(guī)的中心裂紋(10)的上、下對稱位置上各安裝一個(gè)防曲夾板(8)，防曲夾板(8)的前、后夾板的夾裝面上涂有潤滑脂與試樣(4)的前、后表面緊貼，防曲夾板(8)的兩端與夾環(huán)(9)連接，夾環(huán)(9)夾緊固定在導(dǎo)軌(2)上，通過高度尺使防曲夾板⑶兩端的夾環(huán)(9)位于同一高度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于薄板中心裂紋拉伸試樣斷裂韌度測試的裝置，其特征在于:實(shí)驗(yàn)夾具(5)上加工有與試樣⑷連接的兩排螺栓孔，螺栓孔的直徑為11mm，螺栓孔橫向間距為50mm，上、下兩排螺栓孔之間的間距為30mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于薄板中心裂紋拉伸試樣斷裂韌度測試的裝置，其特征在于:中心裂紋(10)上下兩端刀口之間的距離為12mm。
【專利摘要】本發(fā)明是一種用于薄板中心裂紋拉伸試樣斷裂韌度測試的裝置，該裝置用兩個(gè)實(shí)驗(yàn)夾具(5)分別連接并夾緊試樣(4)的上、下兩端，實(shí)驗(yàn)夾具(5)通過銷軸(7)與U型接頭(6)連接,試驗(yàn)機(jī)的下工作部分(1)的兩側(cè)各固定一根導(dǎo)軌(2)穿過上工作部分(3)的兩側(cè)，上工作部分(3)可以沿導(dǎo)軌(2)移動(dòng)；在試樣(4)的用于卡裝COD規(guī)的中心裂紋(10)的上、下對稱位置上各安裝一個(gè)防曲夾板(8)，防曲夾板(8)的前、后夾板的夾裝面上涂有潤滑脂與試樣(4)的前、后表面緊貼，防曲夾板(8)的兩端與夾環(huán)(9)連接，夾環(huán)(9)夾緊固定在導(dǎo)軌(2)上，通過高度尺使防曲夾板(8)兩端的夾環(huán)(9)位于同一高度。該裝置不僅加載均勻，能夠方便的通過試驗(yàn)機(jī)和COD規(guī)獲得拉伸加載過程中斷裂韌度計(jì)算所需的P-V曲線，而且能有效的防止試樣在拉伸載荷作用下發(fā)生屈曲。
【IPC分類】G01N3/04, G01N3/08
【公開號】CN104949883
【申請?zhí)枴緾N201510279808
【發(fā)明人】陳勃, 胡本潤, 魯原, 葉序彬, 劉建中, 馬少俊, 張麗娜
【申請人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年5月27日