[發明專利]Ⅲ型裂紋斷裂韌性的測試試件

無效

• 申請號: 201310405471.6
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103471935A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 胡少青;陳雄;鞠玉濤;鄭健;周長省;許進升;王鴻麗;周清春;韋震
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于固體力學基本力學特性測試領域，特別是一種Ⅲ型裂紋斷裂韌性的測試試件。

背景技術

材料斷裂韌性是斷裂力學的一個基本參數，是材料阻止宏觀裂紋失穩擴展能力的度量，也是材料抵抗脆性破壞的韌性參數。它和裂紋本身的大小、形狀及外加應力大小無關。是材料固有的特性，只與材料本身、熱處理及加工工藝有關。是應力強度因子的臨界值。常用斷裂前物體吸收的能量或外界對物體所作的功表示。

基本的斷裂模式有Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型。Ⅰ型斷裂也叫張開型斷裂（open?mode），是一種最為危險也是研究最為深入的斷裂模式。Ⅱ型斷裂也叫滑移型斷裂（slide?mode），Ⅲ型斷裂也叫撕裂型斷裂（twist?mode），它們都和剪切應力有關。關于Ⅰ型、Ⅱ型斷裂基本參數的測量有了長足的發展，測試方法較同意有些已經形成標準，如用于測量Ⅰ型斷裂參數的緊湊拉伸實驗，單邊切口拉伸實驗、雙邊切口拉伸實驗、單邊切口三點彎曲實驗，中心裂紋壓縮試驗等；用于測量Ⅱ型斷裂參數的單剪切實驗、雙剪切實驗，側邊開口三點彎曲實驗等。

關于Ⅲ型裂紋開裂的研究比較少，未能形成統一的標準及方法。目前用的方法有：滑道式裂紋剪切（crack?rail?shear）、懸臂梁開裂（split?cantilever?beam）剪切、邊裂紋扭轉（edge?crack?torsion）、傾斜裂紋拉伸（slant?notch?tension）等，然而這些方法存在一定的缺陷。有的不能提供純剪切應力，斷裂不再是簡單的Ⅲ型斷裂，變成復合型斷裂(見A?comparison?of?Mode?III?threshold?under?simple?shear?and?RCF?conditions，M.G.Tarantino,S.Beretta,S.Foletti,J.Lai，Engineering?Fracture?Mechanics，Volume78,Issue8,May2011,Pages1742–1755)。有的則是受試件及材料本身特性的限制，在實驗過程中發生Ⅰ型、Ⅱ型斷裂，導致實驗成功率低。或者實驗需要專有的實驗設備，無法再萬能實驗機上完成。文獻“Design?and?analysis?of?a?new?six-point?edge?crack?torsion(6ECT)specimen?for?mode?III?interlaminar?fracture?characterisation”（A.B.Pereira,A.B.de?Morais,M.F.S.F.de?Moura，Composites?Part?A:Applied?Science?and?Manufacturing，Volume42,Issue2,February2011,Pages131–139），提出了一種板條狀試件6點邊界加載試驗，試驗中加載點較多，而且不利于對稱加載，因此有必要對Ⅲ型裂紋斷裂韌性的測試試件及實驗方法做出改進。

發明內容

本發明的目的在于提供一種等夠有效且易操作的用于測量Ⅲ型裂紋斷裂韌性的測試試件。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種Ⅲ型裂紋斷裂韌性的測試試件，試件為長方形平板試件，長邊﹥寬邊﹥厚度，在平板寬邊方向上的兩側對稱設置初始裂紋，在平板厚度方向的兩邊設置對稱V型邊切槽。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：

（1）利用本發明Ⅲ型裂紋斷裂韌性的測試試件，可以保證相對的純剪切應變，保證試件斷裂為Ⅲ型裂紋斷裂。

（2）本發明的試件簡單易于操作與加工，實驗簡單，有利于較少實驗經費。

（3）利用本發明的試件配合專用的夾具即可在萬能實驗機上完成斷裂韌性的測試，因而實驗系統簡單，有利于消除測試的系統誤差。

（4）本發明試件在試件未斷裂之前，可以測量材料的剪切模量。

（5）利用本發明試件的測試結果可直接用于試件斷裂韌性的，而不需要中間轉換步驟，計算簡單。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是本發明Ⅲ型裂紋斷裂韌性的測試試件的主視圖。

圖2是本發明Ⅲ型裂紋斷裂韌性的測試試件的側視圖。

圖3是本發明Ⅲ型裂紋斷裂韌性的測試試件的軸測圖及力加載圖。

具體實施方式