[发明专利]失效分析用保护性结构件裂纹梯度式分离装置及方法和应用

说明书

本发明提供一种失效分析用保护性结构件裂纹梯度式分离装置及方法和应用，属于机械结构失效分析技术领域。本发明设计的分离装置其能够对结构件裂纹进行梯度式、精细化分离，保证裂纹断口的完整性，尤其是保护裂纹尖端不受破坏和损失，为结构件开裂失效分析提供有效样本，因此具有良好的实际应用之价值。

技术领域

本发明属于机械结构失效分析技术领域，具体涉及一种失效分析用保护性结构件裂纹梯度式分离装置及方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

结构件裂纹多由于结构及材料应力达到限值，造成承载力不足引起的，是结构破坏开始的特征，或是结构强度不足的征兆，非常危险。对结构件裂纹进行分析，是机械结构失效原因确定的关键。因此，在结构件失效分析中，关于其裂纹特征的分析非常重要。而在裂纹分析过程中，首先就需要将裂缝打开，即将裂纹的两个对偶面分离，以检查裂纹对应的断口性质(脆性断裂或延性断裂，一次性断裂或累积损伤等)、断口的微观形貌(沿晶开裂微观形貌、穿晶开裂微观形貌或发生了塑性变形等)、断裂源区特征(起裂位置在何处、源区是否存在夹杂物、孔洞等严重缺陷)。这些需求使得工作人员在分离裂纹对偶面的过程中，需要对裂纹断口的整体区域进行非常有效的保护，以防止其所反映的关键信息在取样过程中被破坏或遗漏。

发明人发现，目前，采用的裂纹分离方式多为简单粗旷式，例如，直接将结构件固定后，用锤头等工具对结构件用非常大的力进行敲打，直至将裂纹的一个对偶面砸掉。这样往往会造成结构件及裂纹断口严重变形，影响后续的分析工作。也有人利用锯床等工具对裂纹进行切割分离，切割时一般需要沿垂直于裂纹深度的方向切割。由于裂纹为面缺陷，裂纹深度在裂纹的长度方向上会发生变化，并不相同。如果只是简单地进行一次性切割，非常容易将裂纹尖端切掉，这样就无法获得完整的裂纹断口，同样影响后续针对结构件开裂的失效分析工作。此外，由于结构件具有各自特定的几何结构，裂纹产生的位置、扩展方向也各不相同，常规的锯床或线切割机往往不能方便地固定含裂纹结构件，因而为后续的切割分离过程带来不便。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明提供一种失效分析用保护性结构件裂纹梯度式分离装置及方法和应用。本发明设计的装置其能够对结构件裂纹进行梯度式、精细化分离，保证裂纹断口的完整性，尤其是保护裂纹尖端不受破坏和损失，为结构件开裂失效分析提供有效样本，因此具有良好的实际应用之价值。

为实现上述技术目的，本发明涉及以下技术方案：

本发明的一个方面，提供一种失效分析用保护性结构件裂纹梯度式分离装置，所述分离装置至少包括夹持机构和切割机构；

其中，所述夹持机构采用液压装置，将存在裂纹的结构件进行夹持；所述夹持机构可在水平及竖直方向上进行位置调节，并可在水平面内进行360度旋转同时可沿轴向进行360度旋转。

具体的，所述夹持机构包括卡盘、横向轴、纵向轴和液压杆；

其中，卡盘连接横向轴，卡盘能够绕横向轴自转；横向轴垂直连接纵向轴，纵向轴还连接纵向设置的液压杆，液压杆能够带动纵向轴纵向往复运动，液压杆与纵向轴之间或者液压杆的底端与底座之间设有电机，电机能够带动纵向杆自转。

所述切割机构包括钼丝、电机、冷却液装置和定位系统；所述切割机构可以为现有线切割机。

其中，所述钼丝在电机和定位系统作用下可在水平及竖直方向上移动并固定，配合夹持机构，从而便于将存在裂纹的结构件进行精准切割。

所述冷却液装置承载有冷却液，用于对钼丝进行冷却。

所述钼丝直径0.05-0.18mm。