[發明專利]焊接態多層金屬復合材料界面拉-剪疲勞試樣及試驗方法

在審

• 申請號: 202110303021.0
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113203608A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 王小華;孫磊;杜磊
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N3/32;G01N3/08;G01N3/24
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 時亞娟

1.焊接態多層金屬復合材料界面拉-剪疲勞試樣，該試樣用于夾持固定在疲勞試驗機的兩個夾持端之間進行多層金屬復合材料待檢測界面（3）的拉-剪疲勞測試，其特征在于：所述的試樣呈長方體形結構，包括左右平行設置的至少兩個金屬層（1），至少兩個金屬層（1）沿長方體形結構的厚度方向左右依次設置，且每相鄰兩個金屬層（1）之間均通過焊接固定，所述長方體形試樣的長度為疲勞試驗機兩個夾持端之間的間距，寬度為30~40mm，在試樣長度方向的中部還加工有兩個矩形凹槽（2），兩個矩形凹槽（2）分別開設在長方體形試樣長度方向的左右兩側，且上下交錯設置，矩形凹槽（2）平行于試樣的寬度方向設置，且貫穿試樣的整個寬度方向，兩個矩形凹槽（2）沿豎直方向上的寬度一致，且均為5~10mm，每個矩形凹槽（2）在長方體形試樣厚度方向上的開設深度直至多層金屬復合材料的待檢測界面處，而上下交錯設置的兩個矩形凹槽（2）之間的豎直間距為待檢測界面（3）左右兩側的兩個金屬層（1）中厚度較薄的金屬層（1）厚度的1.5倍。

2.根據權利要求1所述的焊接態多層金屬復合材料界面拉-剪疲勞試樣，其特征在于：所述試樣的長度不小于250mm。

3.利用權利要求1所述的焊接態多層金屬復合材料界面拉-剪疲勞試樣進行試驗的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、采用經過焊接工藝評定合格的工藝方法對至少兩個金屬層（1）進行焊接，之后，切除焊接連接板，制得多層金屬復合材料，備用；

步驟二、采用機械加工方式對步驟一制得的多層金屬復合材料進行加工，制得多個長度與疲勞試驗機兩個夾持端之間的間距一致，寬度為30~40mm，且待檢測界面（3）的左右兩側分別加工有一個矩形凹槽（2）的拉-剪疲勞試樣；

步驟三、隨機選取至少一個步驟二制得的拉-剪疲勞試樣，將拉-剪疲勞試樣長度方向的兩端分別夾裝在疲勞試驗機的兩個夾持端上，分別對每個選取的拉-剪疲勞試樣進行拉-剪疲勞測試，測得多個單一拉剪強度，之后，取多個單一拉剪強度的平均值作為試樣拉剪強度；

步驟四、根據步驟三測得的試樣拉剪強度，選定多個大小不同的應力值，將步驟三完成隨機選擇后剩余的多個拉-剪疲勞試樣按照已選定的應力值的個數平均分為多個應力測試組，備用；

步驟五、將步驟四多個應力測試組中的每個拉-剪疲勞試樣分別夾裝在疲勞試驗機上，對其進行拉-剪疲勞測試，測試過程中，采用載荷控制的方式，設定頻率為15Hz，利用正弦波進行實時監測，記錄每個拉-剪疲勞試樣的循環次數，并測得指定循環次數下的拉-剪疲勞極限， 根據測定的數值結果，即可做出焊接態多層金屬復合材料的界面拉-剪疲勞S-N曲線。

4.根據權利要求3所述的焊接態多層金屬復合材料界面拉-剪疲勞試驗方法，其特征在于：在步驟一中，所述切除焊接連接板的方式為機械加工方式。

5.根據權利要求3所述的焊接態多層金屬復合材料界面拉-剪疲勞試驗方法，其特征在于：在步驟四中，所述選定的應力值的個數至少為四個。

6.根據權利要求3所述的焊接態多層金屬復合材料界面拉-剪疲勞試驗方法，其特征在于：在步驟四中，所述選定的應力值的數值范圍為試樣拉剪強度的0.1-0.8倍。

7.根據權利要求3所述的焊接態多層金屬復合材料界面拉-剪疲勞試驗方法，其特征在于：在步驟四中，所述每個應力測試組中拉-剪疲勞試樣的個數為2~3個。