[发明专利]人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法

说明书

本发明公开了人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法。现有小尺寸样品无法采用引伸计测量缺口开口量的缺陷。本发明通过两个U形夹夹紧实验样品，一个U形夹固定，另一个U形夹由作动器施加交变载荷且设有预拉力；引伸计两个测臂上的引伸计V形刀口与两个U形夹上正对的其中两个夹具V形刀口分别嵌合，用于测量实验样品的机械槽缺口的开口量。本发明能适用于测量人工心瓣用热解炭材料特殊的小尺寸样品的断裂韧性，测量结果与直接在实验样品上测量几乎无异，并且本发明通过改变U形夹的夹具加载孔开设位置，从而改变两个U形夹的安装间距，就可以适用不同引伸标距的引伸计。

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及人工心瓣用热解炭及其复合材料断裂韧性测量中热解炭的机械槽缺口开口量的测量方法。

背景技术

人工机械心脏瓣膜是用非生物材料制成的、具有天然心脏瓣膜功能的、并能替代病变瓣膜的人工器官。目前临床应用的人工机械心瓣主要采用了纯热解炭或热解炭包覆石墨复合材料。人工心瓣在人体生理环境中工作几十年，需要很高的耐久性和结构可靠性，因此，人工心瓣用热解炭材料需要具有良好的断裂性能。

平面应变断裂韧性是热解炭材料断裂性能的重要参数，表征材料抵抗裂纹扩展和脆性断裂的能力，精确测试材料断裂韧性值，对人工心瓣组件损伤容限和寿命预测程序有重要意义。测量人工机械心瓣用热解炭及其复合材料断裂韧性值是在断裂韧性特定装置中完成的，其中要用到测量裂纹引发切口嘴两侧精确定位的标点间相对位移的电子引伸计。

纯热解炭或热解炭包覆石墨复合材料采用化学气相沉积工艺制备，由于其制备工艺特殊性，样品尺寸小、厚度薄，许多传统的断裂韧性测试方法对其并不适用，现有针对人工心瓣热解炭断裂韧性的测试方法技术中，热解炭材料根据ASTM标准E399推荐规格被制成标准样品，并且在样品中部加工缺口，然后将样品夹装在上下夹具中，并将引伸计安装在样品缺口上进行实验。由于引伸标距的限制，这就要求样品加工缺口宽度也要达到几毫米，而对于人工心瓣用热解炭材料特殊的小尺寸样品而言，其加工缺口要小于1毫米，故无法在样品缺口上安装引伸计。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法。

本发明人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法，具体如下：

步骤一、加工U形夹：在U形夹的尾部开设螺纹孔；在U形夹的两个悬臂上均开设夹具加载孔，两个夹具加载孔直径相等且同轴设置，且夹具加载孔的直径等于样品加载孔的直径；夹具加载孔与U形夹的U形凹槽连通，且垂直于U形凹槽的侧壁；在U形夹的两个悬臂自由端转角处均开设夹具V形刀口；夹具V形刀口开口于悬臂的自由端端面；U形夹的每个悬臂上两个夹具V形刀口底部的间距设为S₀，2S+1＞S₀＞2S。

步骤二、在引伸计的两个测臂上均开设引伸计V形刀口。

步骤三、将一个U形夹的螺纹孔与底座通过螺栓和螺母固定，另一个U形夹的螺纹孔与作动器通过螺栓和螺母固定；然后，将底座和作动器的壳体均与试验台固定，使得两个U形夹正对设置，保证两个U形夹的螺纹孔中心轴线对齐，保证两个U形夹的U形凹槽同一侧侧壁对齐设置，并使得两个U形夹的间距小于引伸计的两个测臂间距。

步骤四、将实验样品置于两个U形夹的U形凹槽内，并将实验样品的两个样品加载孔与两个U形夹的夹具加载孔分别通过插销固定连接；然后，作动器对U形夹施加预设拉力，从而消除两个插销与实验样品的连接间隙。

步骤五、将引伸计置于试验台上，并将引伸计两个测臂上的引伸计V形刀口与两个U形夹上正对的其中两个夹具V形刀口分别嵌合。