[發明專利]一種脆性材料拉扭測試方法及測試輔助裝置

在審

• 申請號: 201410537697.6
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104535435A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 于國強;高希光;宋迎東
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/22
• 分類號: G01N3/22;G01N3/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明屬于材料力學測試領域，主要涉及材料的測試方法及的測試輔助裝置，特別是一種脆性材料拉扭測試方法及測試輔助裝置。

背景技術

陶瓷材料、混凝土、玻璃以及巖石等脆性材料在國民經濟以及國防工程中得到了廣泛的應用。為確保脆性材料在使用中的可靠性，必須充分掌握相應材料在復雜載荷作用下的力學特性。為了滿足當今產品的設計要求，只研究材料在單向應力狀態下的特性是遠遠不夠的，必須開展更加復雜的應力狀態試驗來研究材料處于多軸應力狀態下的力學特性。二向應力狀態是多軸應力狀態中最為簡單的形式而且在試驗中比較容易實現。因此，為了更好地研究脆性材料的力學特性，開展脆性材料的拉扭耦合試驗有著重要的意義。

薄壁圓管具有很薄的管壁，可以近似地認為沿管壁厚方向的應力是均勻的。因此，薄壁圓管的拉扭耦合試驗可以較為真實的模擬出二向應力狀態。

在現有的技術中，大多數的拉扭試驗設備是針對普通金屬材料設計的，并且在試驗機夾頭的夾持面上一般設有防止試樣與夾頭產生相對滑動的倒三角防滑齒。例如，中國瑞格爾公司生產的R-9010LN型電液伺服復合疲勞試驗機、美國英斯特朗公司生產的Instron?E10000型拉扭動態電子萬能材料試驗機、美國MTS公司生產的MTS810型材料試驗系統等，均具有這樣的倒三角防滑齒。大多數金屬材料的韌性較好，因此金屬試樣的夾持段一般不會被試驗機的夾頭夾壞。但是脆性材料的韌性較差加上試驗機夾頭夾持面上倒三角防滑齒的作用，如果直接將脆性材料夾持到試驗機的夾頭上勢必會將脆性材料直接夾壞，導致試驗無法進行。因此，直接對脆性材料進行拉扭試驗是十分困難的。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種脆性材料拉扭測試方法及測試輔助裝置，該輔助裝置和測試方法可以有效防止脆性材料制成的拉扭試樣直接與試驗機夾頭防滑齒接觸，避免防滑齒壓壞試樣。

本發明公開的脆性材料拉扭測試方法，包括以下步驟:

1）取待測的脆性材料制備圓管形試件；

2）采用管形保護套保護圓管試件的夾持段，管形保護套的內徑稍大于圓管試件；

3）將管型保護套套在圓管試件的兩端，通過高強度膠粘劑將保護套粘在圓管試件上；

4）膠粘劑固化過程中必須將圓管試件和兩個金屬保護套固定在一個夾具上，以保證膠粘劑固化后金屬保護套和圓管試件同心；

5）待膠粘劑固化后將試件從夾具上取下；

?6）將步驟5）中得到的套有夾持保護套的圓管試樣放到到常規拉扭試驗機上進行拉扭試驗。

用于上述脆性材料拉扭測試方法的測試輔助裝置，包括夾持保護套和保護套對中裝置；保護套對中裝置包括支撐架和上對中塊；支撐架具有底座和立在底座上的立柱，上對中塊活動安裝在支撐架上，并且位于支撐架底座的上方；支撐架底座的上表面開設有橫穿底座上表面的長槽，上對中塊的下表面對應位置也開設有橫穿對中塊下表面的長槽。

作為上述技術方案的進一步改進，所述保護套對中裝置還包括螺紋桿，上對中塊上開設有貫穿上對中塊的螺紋孔，螺紋桿穿過上對中塊的螺紋孔并固定在支撐架的立柱上。上對中塊可以通過螺紋孔中的螺紋隨著螺紋桿的轉動而上下移動。

作為上述技術方案的更進一步改進，所述保護套對中裝置還包括手柄，手柄安裝在螺紋桿上方端部。手柄用于控制螺紋桿的轉動。

作為上述技術方案的另一種改進，所述夾持保護套為圓柱形套筒，其內徑略大于薄壁圓管拉扭試樣的外徑。

作為上述技術方案的另一種改進，所述長槽為V形槽。V形長槽用于輔助試樣兩端保護套的對中。

本發明的脆性材料拉扭測試方法及測試輔助裝置具有以下優點和積極效果：

（1）本發明中的夾持保護套由硬度較低且韌性較好的金屬材料制成，在試樣與試驗機夾頭之間形成了一層良好的保護層；

（2）本發明中的夾持保護套還具有一定的厚度，可以承擔部分夾緊力，避免試樣在過大夾緊力作用下發生破壞；

（3）本發明中的保護套對中裝置設計有V形槽，將套上夾持保護套的試樣放入V形槽內，并壓緊，可以確保膠水固化后試樣兩端夾持保護套中軸線的嚴格對中，避免了脆性材料在夾持過程中由于夾持保護套的對中不良而造成的斷裂，從而保證了測試結果的準確、可靠。

通常，為了避免試樣夾持段與鉗口之間發生相對滑動，試驗機鉗口的夾持面上一般設計有倒三角防滑齒，在試驗機夾頭夾緊力的作用下，若直接將脆性材料夾持到這種鉗口上必然導致試樣的夾持段發生破壞。因此，通過鋁合金、銅等硬度較小且韌性較好的金屬制成的保護套的保護作用可以有效的避免上述現象的發生。