[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有效
申请号: | 201810499755.9 | 申请日: | 2018-05-23 |
公开(公告)号: | CN108613890B | 公开(公告)日: | 2020-08-07 |
发明(设计)人: | 曾东方;鲁连涛;张明远;孟炜 | 申请(专利权)人: | 西南交通大学 |
主分类号: | G01N3/32 | 分类号: | G01N3/32;G01N3/04 |
代理公司: | 成都信博专利代理有限责任公司 51200 | 代理人: | 刘凯 |
地址: | 610031 四川省成都市*** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 测量 金属材料 裂纹 应力 强度 因子 门槛 方法 | ||
本发明公开一种测量金属材料Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值的方法,试样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,缝隙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,且尖端处的竖棱上设有V型缺口,缝隙内还插入有支撑棒;夹持机构包的上夹持部与上悬臂之间及下夹持部与下悬臂之间均设置有应力传导棒,疲劳试验机通过上夹持部上部的上柱体施加往复的载荷,试验结束后,将试样垂直于端面剖开,观察Ⅱ型裂纹,计算Ⅱ型裂纹的临界长度对应的应力强度因子幅值,该值即为该金属材料Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值。本发明有利于保证裂纹在中性面萌生,确保剪应力随裂纹长度增加而减小,保证裂纹沿试样中性面稳定扩展。
技术领域
本发明涉及金属材料裂纹检测技术领域,具体为一种测量金属材料Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值的方法。
背景技术
目前还没有测试金属材料Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值的标准试验方法和定型试验设备。目前的测试标准(如国标GB-T6398 金属材料疲劳裂纹扩展速率试验方法)只适用于I型裂纹,疲劳试验机生产厂家也只提供测量I型裂纹应力强度因子门槛值的定型设备。
图1是Ⅱ型裂纹扩展试验的原理图,试样采用双悬臂梁结构。在图中所示循环载荷P作用下,试样所受正应力
大量的试验室研究发现,试验过程中的Ⅱ型裂纹容易在加载早期就会发生转向或分叉,即裂纹从Ⅱ型转向I型。近年来,研究者通过对含缺口棒状试样进行压缩扭转试验,定性分析了Ⅱ型裂纹的扩展行为。试验发现在存在静态压应力(即裂纹尖端存在I型应力强度因子
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种能够保证裂纹沿试样中性面稳定扩展,确保剪应力随裂纹长度增加而减小,有利于保证裂纹在中性面萌生的测量金属材料Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值的试验工装及测试方法。技术方案如下:
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,包括试样、试样固定机构和夹持机构;试样为长方体状,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,缝隙上方为上悬臂,下方为下悬臂,缝隙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,且尖端处的竖棱上设有V型缺口,缝隙内还插入有支撑棒;夹持机构包括夹持于试样上下两端的上夹持部和下夹持部,且上夹持部与上悬臂之间及下夹持部与下悬臂之间均设置有应力传导棒,上夹持部上部设有上柱体,疲劳试验机的上液压夹头通过上柱体施加往复的载荷,上夹持部和下夹持部通过夹紧螺栓固定连接,下夹持部与夹紧螺栓的螺母间设有加紧力传感器。
进一步的,所述试样固定机构包括连接体,连接体上部设有上固定槽,所述试样左端横向插入上固定槽内,侧面通过固定螺栓固定,上固定槽上方还固定有固定夹块,固定夹块下方设置的凸体紧密抵靠于试样顶部。
更进一步的,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;连接体下部设有下固定槽,用于固定下方的试样。
更进一步的,所述上夹持部下表面、上悬臂上表面、下夹持部上表面和下悬臂下表面对应位置均设有用于定位应力传导棒的上圆槽。
一种测量金属材料Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值的测试方法,包括:
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