[发明专利]脆性材料三向拉应力试验方法及可更换式粘接拉伸工装

权利要求书

1.一种脆性材料三向拉应力试验的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、三向拉应力样品设计

对三向拉应力样品进行设计，样品是圆柱体，截面直径为D，长度不低于5D，在样品中间设计成一个缺口，缺口为凹陷的球面，缺口最深处距离为0.4D，可视为在缺口中间形成一个直径为0.4D的球形，凹陷的球面的曲率半径R为0.15D；

步骤二、非接触测试方法获得应变

采用3D全场变形测试技术，对三向拉应力样品进行应变测试；

将三向拉应力样品的两端端部粘接在对剖式套筒内，通过对剖式套筒对三向拉应力样品进行固定，对剖式套筒分别与上压板和下压板相连，通过上压板和下压板对三向拉应力样品加载，利用3D全场变形测试技术测试应变获得三向拉应力。

2.根据权利要求1所述脆性材料三向拉应力试验的方法，其特征在于：

利用3D全场变形测试技术测试获得三向拉应力时，需要对三向拉应力样品的径向变形数据处理进行处理，具体包括：

1)区域平均法

在单轴拉伸下，圆柱径向应变与切向应变相等，散斑获得的直角坐标系X方向εxx等于圆柱坐标系径向应变；由于径向应变很小，信号的信噪比较高；采用了两种方法提高径向应变的信噪比，一种是区域平均法，散斑数字相关方法的位移测量误差可分为系统误差和随机误差，系统误差指由亚像素插值方法所导致的位移测量误差；随机误差指由CCD摄像机暗电流引起的图像灰度波动所导致的位移测量误差；对测试信号按照m倍叠加，其中的噪声信号按照倍叠加，多次测量后信号信噪比将大大提高；在曲率半径附近区域方框内变形近似认为是一样的，对该区域变形求和，相当于多次重复采集，该方法可有效降低应变信噪比，如式1所示；

ε_i为每一点处的应变；n是该区域内所有点；ε为该区域的平均应变；

2)虚拟引伸计方法

应变的测试精度取决于位移的测试精度，在缺口附近区域变形是均匀的，应变不取邻域位移变化量，而是在较大的标距内获得两点位移差，如式2所示，较大的位移差值可降低位移误差影响的权重，类似“虚拟引伸计”方法；在“虚拟引伸计”测量时，由于散斑子区损失部分区域，虚拟引伸计并不是如引伸计夹持在试样的两端，由式3所示，散斑应变场中虚拟引伸计计算得到的应变仍为该点的径向应变；

式中，x₁，x₂为标距两端点坐标，Δu₁，Δu₂分别为x₁，x点处的位移量；

式中，r为样品的半径，u为半径方向的位移，θ为半径与Y方向夹角。

3.一种可更换式粘接拉伸工装，其特征在于：包括上底板和下底板，在上底板下方设置有上压板，在下底板上方设置有下压板，在上压板和下压板上，设置有轴向相同的对剖式套筒，上压板、下压板均通过锁紧螺钉分别与上底板、下底板固定连接，在下压板上，还设置有调节螺钉。

4.根据权利要求3所述可更换式粘接拉伸工装，其特征在于：

所述的上压板、下压板可以更换。

5.根据权利要求3所述可更换式粘接拉伸工装，其特征在于：

所述对剖式套筒是由两个截面为半圆形的套筒组合而成的。