[发明专利]一种抗拉强度测试方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及材料力学特性测试技术领域，尤其涉及一种用于对抗压强度与抗拉强度的比值小于5的待测材料(例如石墨材料)的抗拉强度进行测试的抗拉强度测试方法及装置。

背景技术

石墨材料由于其特有的材料特性，被广泛应用于现代工业的各个领域，例如，被用于第四代核反应堆慢化体材料。抗拉强度(拉伸强度)是石墨材料重要的机械性能，准确地测量石墨材料的抗拉强度对于石墨材料的研究和应用意义重大。一般来说，石墨材料的抗拉强度由直接拉伸法测得，如美国ASTMC749-08StandardTestMethodforTensileStress-StrainofCarbonandGraphite，德国DIN51914-2009Testingofcarbonaceousmaterials-Determinationoftensilestrengthsolidmaterials，以及中国JB/T8133.9-1999电炭制品物理化学性能试验方法-抗拉强度。然而，对于应用于核反应堆的石墨材料，需要对其在辐照环境下的抗拉强度进行测试，直接拉伸法的测试样品太大(如ASTMC749-08StandardTestMethodforTensileStress-StrainofCarbonandGraphite中所规定的样品最小尺寸为：Φ12.95*120.65mm，哑铃形)，难以放进辐照仓中。此外，直接拉伸法样品加工和测试系统非常复杂，两端需要样品夹持装置，并通过链条与试验机连接，难以用于高温下石墨抗拉强度测试。因此，亟需一种对样品尺寸、形状要求较低抗拉强度测试方法，从而可对石墨材料在辐照环境下的抗拉强度进行准确便捷地测试。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种抗拉强度测试方法及装置，对样品尺寸、形状要求较低，可用于石墨材料在辐照环境下的抗拉强度测试。

本发明所采用的技术方案具体如下：

一种抗拉强度测试方法，用于测试抗压强度与抗拉强度的比值小于5的待测材料的抗拉强度，使用巴西圆盘劈裂法测试所述待测材料的抗拉强度；在进行巴西圆盘劈裂法测试时，利用一对带有V型凹槽的测试夹具对圆盘状待测材料样品的直径方向施加压力载荷；所述V型凹槽包括位于凹槽底部的圆弧部以及沿圆弧部两端切线方向延长的延长部；所述圆弧部为一段直径与圆盘状待测材料样品的直径相同，角度为20°～40°的一段圆弧；所述V型凹槽的侧厚等于或大于圆盘状待测材料样品的厚度。

优选地，所述圆弧部的角度为30°。

优选地，所述待测材料为石墨材料。

优选地，所述圆盘状待测材料样品的厚度/直径比范围为0.2～1。

优选地，所述V型凹槽的开口宽度等于或大于圆盘状待测材料样品的直径。

根据相同的发明思路还可以得到以下技术方案：

一种抗拉强度测试装置，用于通过对圆盘状待测材料样品的直径方向施加压力载荷来测试抗压强度与抗拉强度的比值小于5的待测材料的抗拉强度，其特征在于，所述装置包括压力测试机以及对称设置于压力测试机上、下压板上的一对带有V型凹槽的测试夹具，所述V型凹槽包括位于凹槽底部的圆弧部以及沿圆弧部两端切线方向延长的延长部；所述圆弧部为一段直径与圆盘状待测材料样品的直径相同，角度为20°～40°的一段圆弧；所述V型凹槽的侧厚等于或大于圆盘状待测材料样品的厚度。

优选地，所述圆弧部的角度为30°。

优选地，所述待测材料为石墨材料。

优选地，所述圆盘状待测材料样品的厚度/直径比范围为0.2～1。

相比现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明对待测样品的尺寸、形状要求较低，待测样品可放入辐照仓，从而适用于石墨材料在辐照环境下的抗拉强度测试；且本发明测试过程简单，测试结果准确；

本发明通过对测试夹具的改进，克服了由于圆盘样品受力点处先于样品中心处失效所导致的样品不能沿直径方向劈裂的问题，极大地扩展了现有用于岩石抗拉强度测试的巴西圆盘劈裂法的适用范围，为材料力学特性测试技术指出了一条新的道路。

附图说明

图1为用现有巴西圆盘劈裂法测试岩石样品的原理示意图；

图2为本发明方法测试石墨样品的原理示意图；

图3为分别用本发明测试装置、现有岩石拉伸强度测试装置测试石墨样品时，样品中的应力分布对比。

图中标号含义如下：

1、2分别为上、下测试夹具，3为圆盘状待测材料样品，4为导向杆。

具体实施方式