[發明專利]一種基于測試材料動態斷裂韌性的三點彎曲支撐裝置

有效

• 申請號: 201410249939.1
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN104075937A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 陳學東;潘建華;胡時勝;王冰;艾志斌;呂運容;范志超
• 申請（專利權）人: 合肥通用機械研究院
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/30
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺;劉坤

技術領域

本發明屬于測試材料動態斷裂韌性的實驗設備領域，具體涉及一種基于測試材料動態斷裂韌性的三點彎曲支撐裝置，以用于評估和測試金屬材料結構在沖擊載荷作用下的抗斷裂能力。

背景技術

隨著社會科技的不斷發展，斷裂力學在工程中的應用已相當普遍，為了對工程結構作斷裂分析，必須先通過試驗，獲得材料或結構的斷裂特性數據，才能更好的使科學付諸應用。斷裂試驗涉及的范圍很廣，按試驗的規模斷裂試驗可分為小型的試驗室試驗、大型的試驗室試驗和實際的結構試驗；按加載速度可分為靜態試驗和動態試驗；按試驗環境可分為高溫、低溫和包含腐蝕介質的試驗；按加載方法可分為拉伸和彎曲試驗等。其中，三點彎曲實驗是斷裂韌性測試中應用最廣的一種；其因試驗中對試樣進行三點彎曲加載而得名。三點彎曲試驗如圖1所示，其測試系統主要包括：壓氣槍a、撞擊桿b以及加載桿c及信號采集與處理系統，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；試驗中，試樣支撐裝置d處安置好待撞擊試樣f，壓氣槍a膛內高壓氣體驅動撞擊桿b，使之同心撞擊加載桿c，加載桿c隨之將載荷傳導至試樣f處并使之斷裂；加載桿c和撞擊桿b均為Φ14.5mm的高強鋼(60Si₂Mn)，加載桿c上應變波形的測量采用電阻應變片法，在加載桿c中部貼電阻應變片e測定加載桿上的應變信號；之后通過一系列的應變片的信號記錄，從而通過換算來得到該試樣的斷裂韌性系數。

目前的上述三點彎曲實驗，其整體操作流程及理念固然已經趨于完善，然而其物理實驗結構仍具備一定的缺陷：上述中的試樣支撐裝置，往往設置為如圖1所示的固定件，其雖然起到了承受一定的沖擊載荷的作用，然而一方面整體結構笨重龐大，極其不利于拆卸、更換和保養，從而常常為搬運、維護等操作帶來額外負擔；另一方面，試樣支撐裝置的實際結構無統一的標準化設計，尺寸大小往往是各個實驗部門自行擬定采用，這也是導致各實驗部門間測試結果不一的一大因素。是否可以研發出一種標準化的三點彎曲支撐裝置，以在有效的實現其易拆卸和易維護保養需求的同時，能夠實現整體數據采集的統一性，為本領域技術人員近十年來所亟待解決的技術難題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種結構合理而實用的基于測試材料動態斷裂韌性的三點彎曲支撐裝置，其標準化程度高，可在有效的實現裝置的易拆卸和易維護保養需求的同時，亦能夠確保整體數據采集的統一性，以工作可靠穩定。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種基于測試材料動態斷裂韌性的三點彎曲支撐裝置，其特征在于：本裝置包括底板以及鉛垂布置于底板上的立板，底板與外部支座間構成可拆卸式配合，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；本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，且其上同樣設置有供加載桿穿行的通孔部；襯板上還布置用于墊設待測試試樣的襯墊單元；襯墊單元的相對于待測試試樣的支撐方向與加載桿施力方向互為反向布置。

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，襯墊單元凸設方向指向加載桿處于初始狀態時的所在方向；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設置安裝孔，所述襯墊單元與襯板間構成螺紋固接配合。

所述襯墊單元外形呈長方體狀，螺紋孔設置于其兩端部處，其中段凸設有用于墊起待測試試樣的凸部，所述襯墊單元至少為兩個且依照待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布置。

所述通孔及通孔部均為長度方向橫向布置的方形孔，所述通孔部長度尺寸小于通孔長度設置，通孔部的長度方向上的朝向立板所在兩端部端面構成前述襯墊單元。

所述底板底端面處設置有可沿外部支座處導軌導向滑動的導軌槽，所述導軌槽槽口朝下卡嵌外部導軌布置，導軌槽側面設置有緊釘螺紋孔且與前述導軌的側面間形成緊釘螺釘式固接配合關系。

所述立板、襯板以及底板外形均呈方體狀結構，本裝置還包括頂板，頂板外形呈長方體狀，頂板布置于立板及襯板頂端部處且固接兩者設置。