一种用于薄板中心裂纹拉伸试样断裂韧度测试的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种用于薄板中心裂纹拉伸试样断裂韧度测试的装置，属于产品的结构技术领域。
【背景技术】
[0002]以往断裂韧度测试主要是针对厚板和锻件，对薄板材料开展较少。近年来，航空领域对金属薄板进行断裂韧度测试的需求越来越多。薄板的平面应力断裂韧度KR曲线和KC值(或表观断裂韧度KAPP值)不仅是金属薄板材料出厂检验的基本力学性能指标(关系到产品的合格与发布)，而且在航空领域也是对飞机蒙皮材料、结构进行损伤容限分析所需的最基本的力学性能数据。测试的主要方法是采用中心裂纹拉伸M(T)试样进行不断的拉伸加载直至断裂失效，记录加载过程中裂纹嘴张开位移V随着载荷P变化的P-V曲线，通过对P-V曲线进行处理获得薄板的裂纹扩展阻力KR曲线、KC值与KAPP值。
[0003]目前能够开展薄板断裂韧度KR曲线测试的单位很少，主要是由于薄板断裂韧度测试要求的试样宽度较宽(通常宽度为300?500mm，长度为宽度的2倍)，载荷大，缺少相应的试验测试装置与测试设备。而且试样在拉伸过程中很容易发生加载不均和屈曲导致试验结果无效，或防屈曲装置对试验结果产生明显的影响而导致结果不准确。
【发明内容】
[0004]本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种用于薄板中心裂纹拉伸试样断裂韧度测试的装置，其目的是实现金属薄板中心裂纹拉伸M(T)试样在室温空气和不断增加的轴向拉伸载荷作用下进行断裂韧度Kk曲线测试。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0006]该种用于薄板中心裂纹拉伸试样断裂韧度测试的装置，其特征在于:该装置用两个实验夹具(5)分别连接并夹紧试样(4)的上、下两端，实验夹具(5)通过销轴(7)与U型接头(6)连接，一个U型接头(6)连接试验机的上工作部分(3)，另一个U型接头(6)连接试验机的下工作部分(I)，试验机的下工作部分(I)的两侧各固定一根导轨(2)穿过上工作部分(3)的两侧，上工作部分(3)可以沿导轨(2)移动，调整试样(4)处于两导轨(2)的平行的中心轴线所构成的竖直平面上；
[0007]在试样(4)的用于卡装COD规的中心裂纹(10)的上、下对称位置上各安装一个防曲夹板(8)，防曲夹板(8)的前、后夹板的夹装面上涂有润滑脂与试样(4)的前、后表面紧贝占，防曲夹板⑶的作用是防止试样⑷发生面内屈曲。防曲夹板⑶的两端与夹环(9)连接，夹环(9)夹紧固定在导轨(2)上，通过高度尺使防曲夹板(8)两端的夹环(9)位于同一高度。
[0008]实验夹具(5)上加工有与试样⑷连接的两排螺栓孔，螺栓孔的直径为11mm，螺栓孔横向间距为50mm，上、下两排螺栓孔之间的间距为30mm。中心裂纹(10)上下两端刀口之间的距离为12mm。
[0009]本发明的有益效果是:能够方便的在材料力学性能试验机上实现金属薄板中心裂纹拉伸M(T)试样在室温空气下的断裂韧度KR曲线测试，不仅加载均匀，能够方便的通过试验机和COD规获得拉伸加载过程中断裂韧度计算所需的P-V曲线，而且能有效的防止试样在拉伸载荷作用下发生屈曲。若试验过程中需要观测裂纹长度，通过在该装置上安装显微镜也很容易实现。本装置具有试验装置简单、实用和安全的优点。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的试验装置的结构示意图
[0011]图2是本发明的试验装置的轴侧图
[0012]图3是本发明的试验装置的防曲夹板(8)的结构示意图
[0013]图4为本发明的试验装置的夹环(9)的前半部分结构的示意图
[0014]图5为本发明的试验装置的夹环(9)的后半部分结构的示意图
[0015]图6为本发明的试验装置的实验夹具(5)的结构示意图
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
[0017]参见附图1?6所示，该种用于薄板中心裂纹拉伸试样断裂韧度测试的装置，其特征在于:该装置用两个实验夹具5分别连接并夹紧试样4的上、下两端，实验夹具5通过销轴7与U型接头6连接，一个U型接头6连接试验机的上工作部分3，另一个U型接头6连接试验机的下工作部分1，试验机的下工作部分I的两侧各固定一根导轨2穿过上工作部分3的两侧，上工作部分3可以沿导轨2移动，调整试样4处于两导轨2的平行的中心轴线所构成的竖直平面上；
[0018]在试样4的用于卡装COD规的中心裂纹10的上、下对称位置上各安装一个防曲夹板8，防曲夹板8的前、后夹板的夹装面上涂有润滑脂与试样4的前、后表面紧贴，防曲夹板8的前、后夹板由铝合金制成，宽150mm，厚30mm，形状为U型，夹板上带有多个Φ11的螺栓孔用于夹紧不同宽度的试样，防曲夹板8的两端与夹环9连接，夹环9夹紧固定在导轨2上，通过高度尺使防曲夹板8两端的夹环9位于同一高度，夹环9由前、后两部分构成。
[0019]实验夹具5上加工有与试样4连接的两排螺栓孔，螺栓孔的直径为11mm，螺栓孔横向间距为50mm，上、下两排螺栓孔之间的间距为30mm。中心裂纹10上下两端刀口之间的距离为12_。将COD规卡在中心裂纹10的中央。通过在不同的应力水平下进行往复的卸载与升载，进行拉伸载荷作用下薄板的断裂韧度试验，记录断裂韧度计算所需的P-V数据。若卸载与升载过程中的P-V曲线重合则证明防屈曲装置有效。
【主权项】
1.一种用于薄板中心裂纹拉伸试样断裂韧度测试的装置，其特征在于:该装置用两个实验夹具(5)分别连接并夹紧试样(4)的上、下两端，实验夹具(5)通过销轴(7)与U型接头(6)连接，一个U型接头(6)连接试验机的上工作部分(3)，另一个U型接头(6)连接试验机的下工作部分(I)，试验机的下工作部分(I)的两侧各固定一根导轨(2)穿过上工作部分(3)的两侧，上工作部分(3)可以沿导轨(2)移动，调整试样(4)处于两导轨(2)的平行的中心轴线所构成的竖直平面上； 在试样(4)的用于卡装COD规的中心裂纹(10)的上、下对称位置上各安装一个防曲夹板(8)，防曲夹板(8)的前、后夹板的夹装面上涂有润滑脂与试样(4)的前、后表面紧贴，防曲夹板(8)的两端与夹环(9)连接，夹环(9)夹紧固定在导轨(2)上，通过高度尺使防曲夹板⑶两端的夹环(9)位于同一高度。2.根据权利要求1所述的用于薄板中心裂纹拉伸试样断裂韧度测试的装置，其特征在于:实验夹具(5)上加工有与试样⑷连接的两排螺栓孔，螺栓孔的直径为11mm，螺栓孔横向间距为50mm，上、下两排螺栓孔之间的间距为30mm。3.根据权利要求1所述的用于薄板中心裂纹拉伸试样断裂韧度测试的装置，其特征在于:中心裂纹(10)上下两端刀口之间的距离为12mm。
【专利摘要】本发明是一种用于薄板中心裂纹拉伸试样断裂韧度测试的装置，该装置用两个实验夹具(5)分别连接并夹紧试样(4)的上、下两端，实验夹具(5)通过销轴(7)与U型接头(6)连接,试验机的下工作部分(1)的两侧各固定一根导轨(2)穿过上工作部分(3)的两侧，上工作部分(3)可以沿导轨(2)移动；在试样(4)的用于卡装COD规的中心裂纹(10)的上、下对称位置上各安装一个防曲夹板(8)，防曲夹板(8)的前、后夹板的夹装面上涂有润滑脂与试样(4)的前、后表面紧贴，防曲夹板(8)的两端与夹环(9)连接，夹环(9)夹紧固定在导轨(2)上，通过高度尺使防曲夹板(8)两端的夹环(9)位于同一高度。该装置不仅加载均匀，能够方便的通过试验机和COD规获得拉伸加载过程中断裂韧度计算所需的P-V曲线，而且能有效的防止试样在拉伸载荷作用下发生屈曲。
【IPC分类】G01N3/04, G01N3/08
【公开号】CN104949883
【申请号】CN201510279808
【发明人】陈勃, 胡本润, 鲁原, 叶序彬, 刘建中, 马少俊, 张丽娜
【申请人】中国航空工业集团公司北京航空材料研究院
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月27日