[發明專利]一種廣泛適用于微型樣品的單剪切性能測試方法

在審

• 申請號: 201710186459.9
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN107044941A
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 李閣平;袁福森;儲林華;羅倩倩;王練;高博;李曉珊;顧恒飛;劉承澤;韓福洲
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司21001
• 代理人: 樊南星

技術領域

本發明涉及材料剪切性能測試的技術方案設計和應用技術領域，特別提供了一種廣泛適用于微型樣品的單剪切性能測試方法。

背景技術

剪切表現為構件在大小相等方向相反作用線相距很近的橫向外力作用下，兩力之間的橫截面發生錯動，這兩個大小相等方向相反作用線相距很近的橫向外力稱為剪切力，發生剪切變形的截面稱為剪切面，剪切力和剪切面面積的比值稱為剪切應力。根據構件受到的剪切力的作用方式，可將剪切分為單剪切和雙剪切，單剪切表現為剪切力只作用于構件的一個截面；雙剪切則表現為剪切力同時作用于構件的兩個截面。

導致材料破壞的力都是剪切力，拉伸、壓縮、扭轉等一系列變形雖然宏觀上表現為各種不同的變形方式，但是微觀上都是材料內部的位錯在剪切力的作用下沿著特定的方向和平面產生滑移進而導致材料的宏觀變形或者斷裂，也就是說導致材料變形和破壞的力實質都是剪切力。在實際工況中，螺栓、鉚釘、鏈接鍵等很多構件都會受到剪切力的作用。所以，剪切性能是材料非常重要的力學性能指標，是材料各種力學性能指標的基礎。典型的螺栓和鉚釘受到的剪切力如附圖1-4所示。

現有測試中，關于材料的剪切性能測試的方法有限，且適用對象單一，方法復雜；現有技術方案中，來自國家標準標《銷剪試驗方法》，國標號為GB/T 13683-92。該方案使得實驗對象(實驗銷子)承受雙截面的剪切載荷，最后記錄銷子斷裂時的最大載荷得出剪切強度。該方案很難保證銷子在兩個截面處同時斷裂，得出的剪切強度會有所失真。來自行業標準《金屬板材剪切實驗方法》，行標號為HB 6736-93。該方案試樣加工困難，而且試樣要求的尺寸過大(某一維度尺寸大于100mm)，其試樣尺寸圖如附圖5所示。來自專利《一種用于薄板簡單剪切加載下力學性能測試的裝置》，專利號為201010553215.8。該方案適用對象范圍較小，而且剪切裝置結構復雜，加工困難。

在實際加工生產中，有時會遇到尺寸較小(三維尺寸或二維尺寸小于10mm)的產品或構件，在這類產品或構件上所取得的能用于剪切測試的樣品就會更小。而且，實際工程中，需要一種簡單而且適用范圍廣的方法來測定材料的剪切性能，

人們迫切希望獲得一種技術效果優良的廣泛適用于微型樣品的單剪切性能測試方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種技術效果優良且廣泛適用于微型樣品的單剪切性能測試方法。本發明能很好地解決現有技術的缺點，其尤其適合小尺度樣品的單剪切性能測試操作。

本發明提供了一種廣泛適用于微型樣品的單剪切性能測試方法，其特征在于：使用滿足下述要求的剪切裝置：剪切裝置為剛性結構，其具體為兩個中心對稱結構的剪切偶即下剪切偶1和上剪切偶2二者配對組合構成，配對使用的下剪切偶1和上剪切偶2是由一個圓柱體材料切割加工而成；單個剪切偶的結構如下：緊固連接部7、基礎部6、配合對正部4；其中，基礎部6為圓柱體形狀，緊固連接部7、配合對正部4沿基礎部6的軸向分別布置在其兩端；配合對正部4為沿圓柱體垂直于軸線所在某平面沿直徑半剖開后剩余的半個圓柱體結構；緊固連接部7、基礎部6、配合對正部4三者固定連接為整體的一體化結構；兩個剪切偶即下剪切偶1和上剪切偶2二者配對時二者的配合對正部4緊密接觸使得兩個剪切偶共同構成圓柱體形狀的結構；兩個剪切偶的配合對正部4上設置有垂直于軸線的貫穿的長方體形樣品槽5。

所述廣泛適用于微型樣品的單剪切性能測試方法，其特征在于：剪切裝置中的緊固連接部7設置有螺紋連接結構；剪切裝置所用材料的硬度不低于600HV。

所述廣泛適用于微型樣品的單剪切性能測試方法，其特征在于：樣品槽5的寬度W和厚度B是可以根據實際檢測實物的尺寸來確定，使得本發明的適用范圍大大增加。一般情況下，W＝2～20mm，B＝1～10mm。

所述廣泛適用于微型樣品的單剪切性能測試方法，其特征在于：剪切樣品配合剪切裝置的樣品槽5，樣品為長方體形，樣品的寬度W’和樣品的厚度B’均比樣品槽的寬度W和樣品槽的厚度B小0.1mm，即是W’＝W-0.1；B’＝B-0.1，這樣使得樣品易于裝卸；要求剪切樣品表面的粗糙度小于0.8μm，相對表面的平行度小于20μm。