[发明专利]评价材料低温抗开裂性能方法及设备、试件和其制备方法

权利要求书

1.一种评价材料的低温抗开裂性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）采用若干种待评价的材料分别制备平行试件，所述试件设有作为裂纹源的预制裂纹，以消除其他因素引起的应力集中现象对测量结果的干扰；

（2）在变温条件下测量各平行试件的裂纹扩展温度，以提高测量结果与材料的实际使用环境的匹配度；

（3）根据测得的裂纹扩展温度来评价各材料的低温抗开裂性能，

其中，所述材料为刚性材料或半刚性材料。

2.如权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述裂纹扩展温度的测量方式为：在保持所述试件的预制裂纹两侧的尺寸不变的条件下，持续降温直至试件断裂，将刚性材料制成的试件发生低温断裂时或半刚性材料制成的试件发生低温应力屈服时的温度作为所述裂纹扩展温度。

3.如权利要求2所述的评价方法，其特征在于，所述裂纹扩展温度的测量方法具体包括如下步骤：

步骤一、将位移传感器固定于试件的预制裂纹的两侧，并将位移传感器与控制系统连接；

步骤二、将试件固定于固定件，并调整力传感器至归零状态；

步骤三、根据设定的高低温箱的温控程序恒速降温，并始终保持试件的预制裂纹两侧的尺寸不变，直至试件发生断裂；

步骤四、记录步骤三中相应的试验数据；

步骤五、根据步骤四中记录的试验数据，分析、确定裂纹扩展温度。

4.如权利要求1所述的评价方法，其特征在于：还结合测量试件发生裂纹扩展时的应力来评价其低温抗开裂性能。

5.一种试件，用于评价材料的低温抗开裂性能的测试，能够用于测量刚性、半刚性材料的裂纹扩展温度，其特征在于：包括试件本体，所述试件本体设有第一面和与之相对的第二面，所述试件本体的第一面和第二面之间设有作为裂纹源的预制裂纹，该预制裂纹在试件本体受到拉应力时发生扩展。

6.如权利要求5所述的试件，其特征在于：所述预制裂纹为狭长状，其延伸方向与所述力的方向呈90°的角度。

7.如权利要求6所述的试件，其特征在于：所述试件本体为平板状，所述预制裂纹沿平板状试件本体的板面延伸。

8.如权利要求5、6或7所述的试件，其特征在于：所述试件本体由刚性或半刚性的热固性或热塑性树脂材料制成。

9.一种制备权利要求5至8中任一种所述的试件的方法，其特征在于：成型所述试件本体时，在预要设置预制裂纹的位置夹入预定厚度的薄片，以使成型后的试件本体中形成所述预制裂纹，并在试件本体成型后移除该薄片或不移除该薄片，完成所述试件的制备。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

所述薄片由与成型后的所述试件本体不粘连的材质制成；和/或

所述薄片的至少一个表面涂有使该薄片与成型后的所述试件本体不粘连的涂层。

11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于：所述薄片的厚度不大于0.07mm。

12.一种可以供权利要求5至8中任一项所述的试件进行裂纹扩展性能测试的设备，其特征在于包括：

约束及伺服装置，用于保持试件在拉应力方向的几何尺寸不变； 

降温装置，用于降低试件所处的环境温度，以使试件在降温过程中呈收缩趋势，配合所述约束及伺服装置使得所述预制裂纹有扩展趋势；以及

测力装置和/或测温装置，所述测力装置与所述约束及伺服装置连接用于测量试件所受的拉应力值，所述测温装置设于降温装置中用于测量所述试件所处环境温度的值。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于：所述测力装置为力传感器，所述测温装置为温度传感器，所述约束及伺服装置为温度应力试验机，所述降温装置为高低温箱。