[实用新型]Ⅲ型裂纹断裂韧性的测试试件

说明书

技术领域

本实用新型属于固体力学基本力学特性测试领域，特别是一种Ⅲ型裂纹断裂韧性的测试试件。

背景技术

材料断裂韧性是断裂力学的一个基本参数，是材料阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量，也是材料抵抗脆性破坏的韧性参数。它和裂纹本身的大小、形状及外加应力大小无关。是材料固有的特性，只与材料本身、热处理及加工工艺有关。是应力强度因子的临界值。常用断裂前物体吸收的能量或外界对物体所作的功表示。

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。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 Part A: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

本实用新型的目的在于提供一种等够有效且易操作的用于测量Ⅲ型裂纹断裂韧性的测试试件。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

一种Ⅲ型裂纹断裂韧性的测试试件，试件为长方形平板试件，长边﹥宽边﹥厚度，在平板宽边方向上的两侧对称设置初始裂纹，在平板厚度方向的两边设置对称V型边切槽。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：

（1）利用本实用新型Ⅲ型裂纹断裂韧性的测试试件，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）本实用新型的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）利用本实用新型的试件配合专用的夹具即可在万能实验机上完成断裂韧性的测试，因而实验系统简单，有利于消除测试的系统误差。

（4）本实用新型试件在试件未断裂之前，可以测量材料的剪切模量。

（5）利用本实用新型试件的测试结果可直接用于试件断裂韧性的，而不需要中间转换步骤，计算简单。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

附图说明

图1是本实用新型Ⅲ型裂纹断裂韧性的测试试件的主视图。

图2是本实用新型Ⅲ型裂纹断裂韧性的测试试件的侧视图。

图3是本实用新型Ⅲ型裂纹断裂韧性的测试试件的轴测图及力加载图。

具体实施方式