[实用新型]用于测试Ⅱ型裂纹断裂韧性的预制裂纹偏置三点弯试验装置

说明书

用于测试Ⅱ型裂纹断裂韧性的预制裂纹偏置三点弯试验装置，包括试样、下端夹具、引伸计、冲锤、支撑辊，两个支撑辊水平放置在下端夹具上，且位于同一水平面上，试样支撑在支撑辊上；试样是长方体；两个支撑辊与试样的支撑点对称于纵向中心轴，且距离纵向中心轴1.4W；试样的底面上设有对称于纵向中心轴的两个尖型卡口和V型开口槽，两个尖型卡口间距离为引伸计的标准量程，左侧卡口尖点与V型开口槽尖端平齐，V型开口槽垂直向上，V型开口槽的尖端有预制裂纹，V型开口槽距离纵向中心轴0.7W，尖型卡口距离纵向中心轴1W，预制裂纹中心线距离两侧支撑辊的距离为1:3；引伸计的刀口卡在两个尖型卡口上；冲锤位于试样1的上面，与预制裂纹在同一竖直线上。

技术领域

本实用新型涉及一种Ⅱ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型裂纹基本参数的测量已经有了长期的发展，测试方法有些已经形成标准，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。

Ⅰ型裂纹对应的力的方向与裂纹延展方向精确垂直，Ⅱ型裂纹对应的力的方向则主要是沿着裂纹面的扩展方向，即Ⅱ型裂纹扩展主要受剪切力作用，通常而言，并没有标准的研究Ⅱ型裂纹扩展速率的试样。而我们所设计的新型预制裂纹偏置三点弯试样，在引伸计开口的远离中点的一侧进行裂纹预制，在理想状态下，使初始裂纹方向与主受力方向一致，垂直方向上的应力相较于主应力方向要远远小得多，如果同时有一种方法(类似于柔度法的变形)，能通过引伸计张口位移计算出裂纹深度，那么，困扰力学界多年的二型裂纹的试验方法将有革命性的进展，Ⅱ型裂纹的疲劳扩展将是一个新的可研究的课题；因此，有必要设计实用新型一种一种稳定性很好、精确度很高、可靠性强的预制裂纹偏置的三点弯试样，为Ⅱ型裂纹疲劳扩展课题提供实验支撑。

发明内容

本实用新型要克服现有技术的上述缺点，提供了一种稳定性很好、精确度很高、可靠性强的用于测试Ⅱ型裂纹断裂韧性的预制裂纹偏置三点弯试验装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

用于测试Ⅱ型裂纹断裂韧性的预制裂纹偏置三点弯试验装置，其特征在于：包括试样1、下端夹具2、引伸计3、冲锤4、支撑辊5，两个支撑辊5水平放置在下端夹具2上，且位于同一水平面上，试样1支撑在支撑辊5上；

试样1是长方体，试样1的长度是宽度的4倍及以上，厚度是宽度的1/2，以W表示宽度尺寸；将垂直于试样1的长边的横截面为参考面，穿过参考面的形心且平行于试样1的长边的轴为纵向中心轴；两个支撑辊5与试样1的支撑点对称于纵向中心轴，且距离纵向中心轴1.4W；试样1的底面上设有对称于纵向中心轴的两个尖型卡口12 和V型开口槽11，两个尖型卡口间距离为引伸计的标准量程，左侧卡口尖点与V型开口槽11尖端平齐，V型开口槽11垂直向上，V 型开口槽11的尖端有预制裂纹，V型开口槽11距离纵向中心轴 0.7W，尖型卡口12距离纵向中心轴1W，预制裂纹中心线距离两侧支撑辊5的距离为1:3；引伸计3的刀口卡在两个尖型卡口12上；冲锤4位于试样1的上面，与预制裂纹在同一竖直线上。优选地，下端夹具2的上端为U型，U型部分两臂要保证垂直于下端，同时两个顶点有两个水平平面，另顶点还有L状的岔口，用来保证辊子的左右位置；下端为T型，T型下端要保证垂直于上端。

优选地，支撑辊5为圆柱状，直径大于0.5W，两端有小圆柱，小圆柱上安装软绳或橡皮筋。