[发明专利]用于双材料界面混合模态断裂韧性测试的试件及测试方法

权利要求书

1.一种用于双材料界面混合模态断裂韧性测试的试件制作及测试方法，其特征是，

试件包括：包括由两块第一种材料块和一块第二种材料块紧密结合共同组成一长方体，两块第一种材料块分别紧密设置于第二种材料块的两侧，且其中一块第一种材料块与第二种材料块紧密结合面垂直于水平面，另一块第一种材料块与第二种材料块紧密结合面与水平面之间有夹角，与水平面之间有夹角的结合面上设置有预制裂纹；所述两块第一种材料块的底部各设有一根相互平行的支撑辊子；所述第二种材料块的上部设有一根加载辊子；所述两支撑辊子之间的距离为l，试件高度w、裂纹长度a，满足l/w=0.8~1.2，a/w=0.4~0.6，长方体一端与加载辊子的中心距离均为l₁，长方体底部两个结合面之间的距离为l₂，l₁和l₂的取值范围分别为l₁/w=1~1.5，l₂ 为1~4mm；所述加载辊子位于与水平面之间有夹角的结合面和试件底面交线的正上方，所述两根支撑辊子在试件长度方向上关于加载辊子对称；

其方法包括：

1)根据所测量材料的性质试算，得到合适的试件参数；

2)根据计算出的试件参数制作试件；

3)进行三点弯曲加载；

4)计算断裂时裂纹尖端的应力强度因子与能量释放率；

步骤1)的具体过程为：①确定三点弯曲加载的跨距、试件高度、裂纹长度、试件宽度以及两种材料长度方向尺寸；②确定倾斜结合面的夹角的倾斜角变化范围；③用有限元法计算相位角，建立倾斜角和裂纹尖端相位角的对应关系，计算出能使相位角在0~90°之间变化的结合面倾斜角的范围；在此范围内选择5~9个倾斜角以产生5~9个相位角，对应每个倾斜角制作5~10个试件；相位角的有限元计算法采用位移外推法、应力外推法或交互积分法。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述三点弯曲加载的跨距根据三点弯曲国标规定和试件材料的不同选用20mm或30mm。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤2)的具体过程为：对应每个倾斜角的角度制作5~10个试件，在倾斜的结合面上预制初始裂纹。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤3)的具体过程为：在材料试验机上对每一个试件分别进行三点弯曲试验，以设定的速率加载，直到试件断裂，并记录载荷-位移曲线。

5.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤4)的具体过程为：用有限元法计算断裂时裂纹尖端的应力强度因子和能量释放率；将每个试件的断裂载荷分别加入上述建立的有限元模型中，用步骤1)中所述位移外推法、应力外推法或交互积分法计算应力强度因子K₁、K₂，用虚拟裂纹闭合法或J积分法计算能量释放率G。