[發(fā)明專利]一種基于測試材料動態(tài)斷裂韌性的三點(diǎn)彎曲測試系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410250056.2
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104075952A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳學(xué)東;潘建華;胡時勝;王冰;艾志斌;呂運(yùn)容;范志超
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥通用機(jī)械研究院
• 主分類號: G01N3/307
• 分類號: G01N3/307;G01N3/02
• 代理公司: 合肥和瑞知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺;劉坤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測試材料動態(tài)斷裂韌性的實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種基于測試材料動態(tài)斷裂韌性的三點(diǎn)彎曲測試系統(tǒng)，以用于高效率的評估和測試金屬材料結(jié)構(gòu)在沖擊載荷作用下的抗斷裂能力。

背景技術(shù)

隨著社會科技的不斷發(fā)展，斷裂力學(xué)在工程中的應(yīng)用已相當(dāng)普遍，為了對工程結(jié)構(gòu)作斷裂分析，必須先通過試驗(yàn)，獲得材料或結(jié)構(gòu)的斷裂特性數(shù)據(jù)，才能更好的使科學(xué)付諸應(yīng)用。斷裂試驗(yàn)涉及的范圍很廣，按試驗(yàn)的規(guī)模斷裂試驗(yàn)可分為小型的試驗(yàn)室試驗(yàn)、大型的試驗(yàn)室試驗(yàn)和實(shí)際的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)；按加載速度可分為靜態(tài)試驗(yàn)和動態(tài)試驗(yàn)；按試驗(yàn)環(huán)境可分為高溫、低溫和包含腐蝕介質(zhì)的試驗(yàn)；按加載方法可分為拉伸和彎曲試驗(yàn)等。其中，三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)是斷裂韌性測試中應(yīng)用最廣的一種；其因試驗(yàn)中對試樣進(jìn)行三點(diǎn)彎曲加載而得名。三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)如圖1所示，其測試系統(tǒng)主要包括：壓氣槍a、撞擊桿b以及加載桿c及信號采集與處理系統(tǒng)，其中壓氣槍a提供撞擊桿b以瞬時動力，加載桿c與撞擊桿b同心布置，加載桿c相對于撞擊桿b的另一端處布置有用于夾持安置試樣的試樣支撐裝置d；試驗(yàn)中，試樣支撐裝置d處安置好待撞擊試樣f，壓氣槍a膛內(nèi)高壓氣體驅(qū)動撞擊桿b，使之同心撞擊加載桿c，加載桿c隨之將載荷傳導(dǎo)至試樣f處并使之?dāng)嗔眩患虞d桿c和撞擊桿b均為Φ14.5mm的高強(qiáng)鋼(60Si₂Mn)，加載桿c上應(yīng)變波形的測量采用電阻應(yīng)變片法，在加載桿c中部貼電阻應(yīng)變片e測定加載桿上的應(yīng)變信號；之后通過一系列的應(yīng)變片的信號記錄，從而通過換算來得到該試樣的斷裂韌性系數(shù)。

目前的上述三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，其整體操作流程及理念固然已經(jīng)趨于完善，然而其物理實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)仍具備一定的缺陷：上述系統(tǒng)中，各部件往往設(shè)置為如圖1所示的固定件，其雖然起到了承受一定的沖擊載荷和確保機(jī)構(gòu)工作穩(wěn)定性的作用，然而一方面整體結(jié)構(gòu)笨重而組裝復(fù)雜，極其不利于甚至根本無法進(jìn)行拆卸、更換和保養(yǎng)操作，體積龐大的測試系統(tǒng)不但常常為搬運(yùn)、維護(hù)等操作帶來額外負(fù)擔(dān)，同時也使整個裝置系統(tǒng)的工作靈活性大打折扣，甚至需要針對不同的試樣或不同長度的加載桿或撞擊桿而需要重新設(shè)計(jì)測試系統(tǒng)；另一方面，試樣支撐裝置的實(shí)際結(jié)構(gòu)無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，尺寸大小往往是各個實(shí)驗(yàn)部門自行擬定采用，這也是導(dǎo)致各實(shí)驗(yàn)部門間測試結(jié)果不一的一大因素，這些都為操作人員的實(shí)際操作帶來極大困擾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理而實(shí)用的基于測試材料動態(tài)斷裂韌性的三點(diǎn)彎曲測試系統(tǒng)，其標(biāo)準(zhǔn)化程度高而工作靈活性大，可在有效的實(shí)現(xiàn)裝置的易拆卸和易維護(hù)保養(yǎng)需求的同時，亦能夠確保整體數(shù)據(jù)采集的統(tǒng)一性，工作可靠穩(wěn)定。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種基于測試材料動態(tài)斷裂韌性的三點(diǎn)彎曲測試系統(tǒng)，包括作為基體的底座，底座上設(shè)置用于安置及支撐測試試樣的支撐裝置、給予測試試樣以沖擊力的加載桿、用于撞擊加載桿的撞擊桿、施予撞擊桿以瞬時沖力的壓氣槍以及用于收集測試數(shù)據(jù)的信號采集處理裝置，加載桿與撞擊桿同心設(shè)置，且加載桿頂端指向測試試樣布置，其特征在于：所述底座上設(shè)置有導(dǎo)軌部，上述各部件均布置于導(dǎo)軌部上且與其構(gòu)成往復(fù)導(dǎo)向式固接配合；所述支撐裝置包括底板以及鉛垂布置于底板上的立板，底板構(gòu)成與導(dǎo)軌部配合的配合部，立板上布置有貫穿其板體的凹槽或通孔，所述凹槽或通孔布置于加載桿行進(jìn)路徑處且其槽壁或孔壁與加載桿活動路徑間呈空間避讓布置；支撐裝置還包括安置于底板上且與立板間板面平行布置的襯板，所述襯板布置于立板的相對于加載桿沖撞方向的另一端處，且其上同樣設(shè)置有供加載桿穿行的通孔部；襯板上還布置用于墊設(shè)測試試樣的襯墊單元；襯墊單元的相對于測試試樣的支撐方向與加載桿施力反向方向布置。

所述底板底端面以槽口朝下布置的導(dǎo)軌槽卡嵌于導(dǎo)軌部上，導(dǎo)軌槽側(cè)面設(shè)置有緊釘螺紋孔且與前述導(dǎo)軌部的側(cè)面間形成緊釘螺釘式固接配合關(guān)系。

所述襯墊單元為墊塊，所述襯墊單元可拆卸的固接于襯板的朝向立板所在端面處，襯墊單元凸設(shè)方向指向加載桿處于初始狀態(tài)時的所在方向；所述襯墊單元上布置有螺紋孔，襯板上的面朝立板所在端面處相應(yīng)設(shè)置安裝孔，所述襯墊單元與襯板間構(gòu)成螺紋固接配合。

所述襯墊單元外形呈長方體狀，螺紋孔設(shè)置于其兩端部處，其中段凸設(shè)有用于墊起測試試樣的凸部，所述襯墊單元至少為兩個且依照測試試樣布置方向而分置螺接于通孔部上。

所述通孔及通孔部均為尺寸大小一致且長度方向橫向布置的方形孔，襯墊單元螺接于通孔部長度方向的兩端且沿通孔部寬度方向跨設(shè)布置。