[发明专利]一种广泛适用于微型样品的单剪切性能测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料剪切性能测试的技术方案设计和应用技术领域，特别提供了一种广泛适用于微型样品的单剪切性能测试方法。

背景技术

剪切表现为构件在大小相等方向相反作用线相距很近的横向外力作用下，两力之间的横截面发生错动，这两个大小相等方向相反作用线相距很近的横向外力称为剪切力，发生剪切变形的截面称为剪切面，剪切力和剪切面面积的比值称为剪切应力。根据构件受到的剪切力的作用方式，可将剪切分为单剪切和双剪切，单剪切表现为剪切力只作用于构件的一个截面；双剪切则表现为剪切力同时作用于构件的两个截面。

导致材料破坏的力都是剪切力，拉伸、压缩、扭转等一系列变形虽然宏观上表现为各种不同的变形方式，但是微观上都是材料内部的位错在剪切力的作用下沿着特定的方向和平面产生滑移进而导致材料的宏观变形或者断裂，也就是说导致材料变形和破坏的力实质都是剪切力。在实际工况中，螺栓、铆钉、链接键等很多构件都会受到剪切力的作用。所以，剪切性能是材料非常重要的力学性能指标，是材料各种力学性能指标的基础。典型的螺栓和铆钉受到的剪切力如附图1-4所示。

现有测试中，关于材料的剪切性能测试的方法有限，且适用对象单一，方法复杂；现有技术方案中，来自国家标准标《销剪试验方法》，国标号为GB/T 13683-92。该方案使得实验对象(实验销子)承受双截面的剪切载荷，最后记录销子断裂时的最大载荷得出剪切强度。该方案很难保证销子在两个截面处同时断裂，得出的剪切强度会有所失真。来自行业标准《金属板材剪切实验方法》，行标号为HB 6736-93。该方案试样加工困难，而且试样要求的尺寸过大(某一维度尺寸大于100mm)，其试样尺寸图如附图5所示。来自专利《一种用于薄板简单剪切加载下力学性能测试的装置》，专利号为201010553215.8。该方案适用对象范围较小，而且剪切装置结构复杂，加工困难。

在实际加工生产中，有时会遇到尺寸较小(三维尺寸或二维尺寸小于10mm)的产品或构件，在这类产品或构件上所取得的能用于剪切测试的样品就会更小。而且，实际工程中，需要一种简单而且适用范围广的方法来测定材料的剪切性能，

人们迫切希望获得一种技术效果优良的广泛适用于微型样品的单剪切性能测试方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种技术效果优良且广泛适用于微型样品的单剪切性能测试方法。本发明能很好地解决现有技术的缺点，其尤其适合小尺度样品的单剪切性能测试操作。

本发明提供了一种广泛适用于微型样品的单剪切性能测试方法，其特征在于：使用满足下述要求的剪切装置：剪切装置为刚性结构，其具体为两个中心对称结构的剪切偶即下剪切偶1和上剪切偶2二者配对组合构成，配对使用的下剪切偶1和上剪切偶2是由一个圆柱体材料切割加工而成；单个剪切偶的结构如下：紧固连接部7、基础部6、配合对正部4；其中，基础部6为圆柱体形状，紧固连接部7、配合对正部4沿基础部6的轴向分别布置在其两端；配合对正部4为沿圆柱体垂直于轴线所在某平面沿直径半剖开后剩余的半个圆柱体结构；紧固连接部7、基础部6、配合对正部4三者固定连接为整体的一体化结构；两个剪切偶即下剪切偶1和上剪切偶2二者配对时二者的配合对正部4紧密接触使得两个剪切偶共同构成圆柱体形状的结构；两个剪切偶的配合对正部4上设置有垂直于轴线的贯穿的长方体形样品槽5。

所述广泛适用于微型样品的单剪切性能测试方法，其特征在于：剪切装置中的紧固连接部7设置有螺纹连接结构；剪切装置所用材料的硬度不低于600HV。

所述广泛适用于微型样品的单剪切性能测试方法，其特征在于：样品槽5的宽度W和厚度B是可以根据实际检测实物的尺寸来确定，使得本发明的适用范围大大增加。一般情况下，W＝2～20mm，B＝1～10mm。

所述广泛适用于微型样品的单剪切性能测试方法，其特征在于：剪切样品配合剪切装置的样品槽5，样品为长方体形，样品的宽度W’和样品的厚度B’均比样品槽的宽度W和样品槽的厚度B小0.1mm，即是W’＝W-0.1；B’＝B-0.1，这样使得样品易于装卸；要求剪切样品表面的粗糙度小于0.8μm，相对表面的平行度小于20μm。