[发明专利]一种测量金属材料Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值的方法

权利要求书

1.一种测量金属材料Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值的试验工装，其特征在于，包括试样（8）、试样固定机构和夹持机构；试样（8）为长方体状，左端通过试样固定机构固定，右端开设有从右端面向中心延伸的水平缝隙（83），缝隙（83）上方为上悬臂（81），下方为下悬臂（82），缝隙（83）内端部设有尖端朝向右端面的三角形裂纹萌生及扩展部分（86），且尖端处的竖棱上设有V型缺口（87），缝隙（83）内还插入有支撑棒（10）；夹持机构包括夹持于试样（8）上下两端的上夹持部（1）和下夹持部（2），且上夹持部（1）与上悬臂（81）之间及下夹持部（2）与下悬臂（82）之间均设置有应力传导棒（9），上夹持部（1）上部设有上柱体（11），疲劳试验机的上液压夹头通过上柱体（11）施加往复的载荷，上夹持部（1）和下夹持部（2）通过夹紧螺栓（7）固定连接，下夹持部（2）与夹紧螺栓（7）的螺母间设有夹紧力传感器（3）。

2.根据权利要求1所述的测量金属材料Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值的试验工装，其特征在于，所述试样固定机构包括连接体（4），连接体（4）上部设有上固定槽（41），所述试样（8）左端横向插入上固定槽（41）内，侧面通过固定螺栓（6）固定，上固定槽（41）上方还固定有固定夹块（5），固定夹块（5）下方设置的凸体（51）紧密抵靠于试样（8）顶部。

3.根据权利要求2所述的测量金属材料Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值的试验工装，其特征在于，所述夹持机构具有两套，上下对称设置，用于同时测试两个试样；连接体（4）下部设有下固定槽（42），用于固定下方的试样。

4.根据权利要求2所述的测量金属材料Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值的试验工装，其特征在于，所述上夹持部（1）下表面、上悬臂（81）上表面、下夹持部（2）上表面和下悬臂（82）下表面对应位置均设有用于定位应力传导棒（9）的上圆槽（12）。

5.一种采用权利要求1所述试验工装测量金属材料Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值的测试方法，其特征在于，包括：

A：试样安装：采用试样固定机构将试样左端固定，将支撑棒置入上下悬臂之间的缝隙，将两根应力传导棒分别置入上夹持部与上悬臂、下夹持部与下悬臂预制的圆槽中，将两根夹紧螺栓分别穿过上夹持部和下夹持部及夹紧力传感器上的螺孔并拧紧；

B：将上、下两套夹持机构上夹持部上的上柱体，分别夹紧于疲劳试验机的上、下液压夹头中，通过疲劳试验机对工装施加循环载荷，且疲劳试验机的下液压夹头保持不动，对上液压夹头施加往复的载荷；

C：试验结束后，将试样垂直于端面剖开，观察Ⅱ型裂纹，若裂纹发生分叉，裂纹长度即为该金属材料Ⅱ型裂纹的临界长度a， 采用有限元软件仿真计算裂纹长度a对应的Ⅱ型裂纹应力强度因子幅值ΔK_Ⅱ，该值即为该金属材料Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值ΔK_Ⅱ,th。