[发明专利]粘接界面Ⅲ型断裂能量释放率的测试试件

说明书

技术领域

本发明属于固体力学基本力学特性测试领域，特别是一种粘接界面Ⅲ型断裂能量释放率的测试试件。

背景技术

能量释放率定义为裂纹扩展单位面积时裂纹体所释放出来的能量，与结构的受力形式、裂纹尺寸和形式有关。通常，将能量释放率临界值成为断裂韧度，是材料或者粘接界面的一个特征参数，是材料或者界面阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量。是材料固有的特性，与材料本身、热处理及加工工艺有关。

基本的断裂模式有Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型。Ⅰ型断裂也叫张开型断裂（open mode），是一种最为危险也是研究最为深入的断裂模式。Ⅱ型断裂也叫滑移型断裂（slide mode），Ⅲ型断裂也叫撕裂型断裂（twist mode），它们都和剪切应力有关。关于Ⅰ型、Ⅱ型断裂基本参数的测量有了长足的发展，测试方法较同意有些已经形成标准，如用于测量Ⅰ型断裂参数的紧凑拉伸实验，单边切口拉伸实验、双边切口拉伸实验、单边切口三点弯曲实验，中心裂纹压缩试验等；用于测量Ⅱ型断裂参数的单剪切实验、双剪切实验，侧边开口三点弯曲实验等。

关于Ⅲ型裂纹开裂的研究比较少，未能形成统一的标准及方法。目前用的方法有：滑道式裂纹剪切（crack rail shear）、悬臂梁开裂（split cantilever beam）剪切、边裂纹扭转（edge crack torsion）、倾斜裂纹拉伸（slant notch tension）等，然而这些方法存在一定的缺陷。有的不能提供纯剪切应力，断裂不再是简单的Ⅲ型断裂，变成复合型断裂(见A comparison of Mode III threshold under simple shear and RCF conditions，M.G.Tarantino，S.Beretta，S.Foletti，J.Lai，Engineering Fracture Mechanics，Volume78，Issue8，May2011，Pages1742–1755)。有的则是受试件及材料本身特性的限制，在实验过程中发生Ⅰ型、Ⅱ型断裂，导致实验成功率低。或者实验需要专有的实验设备，无法再万能实验机上完成(见A comparison of Mode III threshold under simple shear and RCF conditions，M.G.Tarantino，S.Beretta，S.Foletti，J.Lai，Engineering Fracture Mechanics，Volume78，Issue8，May2011，Pages1742–1755)。并且该方法必能应用于界面III断裂实验。文献“Design and analysis of a new six-point edge crack torsion(6ECT)specimen for mode III interlaminar fracture characterisation”（A.B.Pereira，A.B.de Morais，M.F.S.F.de Moura，Composites PartA:Applied Science and Manufacturing，Volume42，Issue2，February2011，Pages131–139），提出了一种板条状试件6点边界加载试验，试验中加载点较多，而且不利于对称加载，因此有必要对Ⅲ型裂纹断裂韧性的测试试件及实验方法做出改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等够有效且易操作的用于测量粘接界面Ⅲ型断裂能量释放率的测试试件。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种粘接界面Ⅲ型断裂能量释放率的测试试件，试件包括两块长方形平板，两块长方形平板在最大的面上通过粘接面粘接在一起，其中粘接面为长方形，其中粘接面的三个边界与平板的边界重合，两个长方形平板未粘接部分为初始裂纹。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

（1）利用本发明粘接界面Ⅲ型断裂能量释放率的测试试件，可以保证相对的纯剪切应变，保证试件断裂为Ⅲ型裂纹断裂。

（2）试件简单易于操作与加工，实验简单，有利于较少实验经费。

（3）应用本试件配合专用夹具在万能实验机上完成实验，故而试验系统简单，有利于消除测试的系统误差。

（4）通过本发明试件得到的测试结果可以直接带入能量释放率的计算公式计算，不需要中间转换步骤，计算简单。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明粘接界面Ⅲ型断裂能量释放率的测试试件的主视图。