[发明专利]一种用于材料III型断裂韧度测试的装置及测试方法

权利要求书

1.一种用于材料III型断裂韧度测试的装置，其特征在于，所述装置用于对试件进行III型断裂韧度测试，所述试件为圆柱体结构，所述试件的周侧外壁上环绕设置有预制裂缝，所述预制裂缝沿所述试件的轴向和径向延伸；

所述装置包括：

底座；

入射杆，所述入射杆设置于所述底座上，且可相对于所述底座移动；

透射杆，所述透射杆与所述入射杆同轴且间隔相对设置，在对所述试件进行III型断裂韧度测试时，所述试件位于所述入射杆与所述透射杆之间，且所述试件的轴向与所述入射杆和所述透射杆的轴向相互平行；

轴压装置，所述轴压装置包括设置于所述底座上的第一轴压装置和第二轴压装置，所述第一轴压装置与所述入射杆远离所述透射杆的一端抵接，且与所述入射杆转动连接，所述第一轴压装置用于对所述入射杆施加压力；所述第二轴压装置与所述透射杆远离所述入射杆的一端抵接，用于对所述透射杆施加压力；

扭矩加载装置，所述扭矩加载装置设置于所述底座上且与所述入射杆连接，用于对所述入射杆施加扭矩。

2.根据权利要求1所述的用于材料III型断裂韧度测试的装置，其特征在于，所述试件的长度与所述试件的半径之间的比值为k，k＝L/R，其中，2≤k≤4，L为所述试件的长度，R为所述试件的半径。

3.根据权利要求2所述的用于材料III型断裂韧度测试的装置，其特征在于，所述预制裂缝的深度与所述试件的半径之间的比值为δ，δ＝h/R，其中，0.4≤δ≤0.6，h所述预制裂缝的深度。

4.根据权利要求3所述的用于材料III型断裂韧度测试的装置，其特征在于，所述试件的最小半径为R_min，其中，Dr为所述入射杆的外径，48mm≤Dr≤52mm，σ_max为所述装置的最大轴压值，σ_t为所述试件的抗压强度，F_s为所述装置的压力安全系数；

所述试件的半径R的范围为，

5.根据权利要求4所述的用于材料III型断裂韧度测试的装置，其特征在于，所述预制裂缝的宽度不大于1mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于材料III型断裂韧度测试的装置，其特征在于，所述预制裂缝位于所述试件沿轴向的中间位置处。

7.根据权利要求1-5任一项所述的用于材料III型断裂韧度测试的装置，其特征在于，所述装置还包括相对设置的第一夹具和第二夹具，所述第一夹具与所述入射杆连接，所述第二夹具与所述透射杆连接，且所述第一夹具和所述第二夹具相对的面均为平面，在对所述试件进行III型断裂韧度测试时，所述试件固定在所述第一夹具和所述第二夹具相对的平面上。

8.根据权利要求7所述的用于材料III型断裂韧度测试的装置，其特征在于，所述入射杆与所述透射杆均为圆环形管状结构；

所述第一夹具包括第一安装件和第一夹持件，所述第一安装件的一端嵌设于所述入射杆内，所述第一夹持件朝向所述第一安装件的一端上设置有第一卡接部，所述第一夹持件通过所述第一卡接部与所述第一安装件可拆卸连接；

所述第二夹具包括第二安装件和第二夹持件，所述第二安装件的一端嵌设于所述透射杆内，所述第二夹持件朝向所述第二安装件的一端上设置有第二卡接部，所述第二夹持件通过所述第二卡接部与所述第二安装件可拆卸连接。

9.一种用于材料III型断裂韧度测试的测试方法，其特征在于，所述测试方法应用于权利要求1-8任一项所述的用于材料III型断裂韧度测试的装置，所述测试方法包括：

将数据采集系统分别连接至所述装置的入射杆和透射杆上；

将试件固定在所述入射杆和所述透射杆之间；

通过所述装置的轴压装置对所述入射杆和所述透射杆施加压力，至预设压力值；

通过所述装置的扭矩加载装置对所述入射杆施加扭矩，至所述试件产生断裂；

通过所述数据采集系统记录数据并进行计算。

10.根据权利要求9所述的用于材料III型断裂韧度测试的测试方法，其特征在于，所述装置包括夹具，所述夹具包括相对设置的第一夹具和第二夹具，所述第一夹具固定在所述入射杆，所述第二夹具固定在所述透射杆上；

所述将试件固定在所述入射杆和所述透射杆之间包括：

将所述试件粘接于所述夹具上。