一种高强度金属材料的剪切试件制造技术

本发明专利技术涉及一种高强度金属材料的剪切试件，包括沿所述试件的长度方向依次分布的固定段和拉伸段，所述固定段和拉伸段分别用于与拉伸试验机的夹持端和拉伸端固定连接，所述试件还包括用于连接所述固定段和拉伸段的试验段，所述固定段的一端设有容纳凹槽、另一端用于与所述拉伸试验机的夹持端固定连接，所述拉伸段的一端位于所述容纳凹槽内、另一端用于与所述拉伸试验机的拉伸端固定连接，位于所述容纳凹槽内的所述拉伸段的二侧对称设有所述试验段且所述拉伸段分别通过二侧的所述试验段与所述固定段固定连接。本发明专利技术的剪切试件结构简单，试验方便，剪切试验采用本发明专利技术剪切试件，剪切应力状态稳定高，结果可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及属于材料力学性能测试与表征领域，用于汽车、航空等行业，具体涉及一种高强度金属材料的剪切试件。
技术介绍
在材料的力学性能中，剪切试验是其性能指标的重要组成部分之一，剪切试验的可靠性直接影响到材料的剪切模量，剪切应力应变以及剪切失效等性能。较理想的剪切试验数据可以通过采用圆棒材进行扭转获得，但这种方法较为复杂，且对平板材料不适用，同时较难应用于动态试验中。目前高强金属所采用的板材剪切试件在试验过程中的剪切状态稳定性较差，较难维持比较稳定的剪切应力状态，导致在高强材料力学表征尤其是材料断裂表征时出现较大误差，结果可靠性低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的高强度金属材料的剪切试件。为解决以上技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种高强度金属材料的剪切试件，包括沿所述试件的长度方向依次分布的固定段和拉伸段，所述固定段和拉伸段分别用于与拉伸试验机的夹持端和拉伸端固定连接，所述试件还包括用于连接所述固定段和拉伸段的试验段，所述固定段的一端设有容纳凹槽、另一端用于与所述拉伸试验机的夹持端固定连接，所述拉伸段的一端位于所述容纳凹槽内、另一端用于与所述拉伸试验机的拉伸端固定连接，位于所述容纳凹槽内的所述拉伸段的二侧对称设有所述试验段且所述拉伸段分别通过二侧的所述试验段与所述固定段固定连接。进一步地，设有所述试验段的拉伸段的二侧分别与各自对应侧的容纳凹槽的槽壁相平行。更进一步地，设有所述试验段的拉伸段的二侧分别与各自对应侧的容纳凹槽的槽壁的间距为0.5mm~2mm。进一步地，所述固定段的所述一端的端面与所述试验段的二侧面均平行。进一步地，所述试验段的长度为2mm~10mm。进一步地，所述试件的厚度为0.5mm~2mm。进一步地，所述试件为对称件，并以延伸方向与所述试件的长度方向一致的试件中心线为对称轴。进一步地，所述试件为一体成型平板件。进一步地，所述容纳凹槽包括矩形凹槽一部及槽口由所述凹槽一部向所述固定段的所述另一端延伸且逐渐变小的凹槽二部，所述拉伸段包括一端位于所述凹槽一部内的矩形拉伸段本体及形成在所述拉伸段本体的所述一端且沿所述拉伸段本体的长度方向向所述凹槽二部内延伸的拉伸段延伸部，所述试验段分别设置在所述拉伸段本体的二侧且二侧所述试验段分别与各自对应侧的所述凹槽一部的槽壁固定连接。更进一步地，所述固定段包括一端设有所述容纳凹槽的固定段本体及形成在所述固定段本体的另一端并沿所述固定段本体的长度方向延伸的固定段延伸部，所述固定段延伸部与所述拉伸试验机的夹持端固定连接。由于上述技术方案的实施，本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术的剪切试件结构简单，试验方便，剪切试验采用本专利技术剪切试件，剪切应力状态稳定高，结果可靠。附图说明图1为本专利技术的剪切试件的结构示意图。图2为有限元仿真分析所得局部剪切应力分布结果；图3为从有限元分析结果中所提取出试验段的应力三轴度随时间的变化曲线。图中：1、固定段；11、固定段本体；12、固定段延伸部；2、拉伸段；21、拉伸段本体；22、拉伸段延伸部；3、试验段；4、容纳凹槽；41、凹槽一部；42、凹槽二部。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术作进一步描述。如图1所示，一种高强度金属材料的剪切试件，包括沿试件的长度方向依次分布的固定段1和拉伸段2，固定段1和拉伸段2分别用于与拉伸试验机的夹持端和拉伸端固定连接，该试件还包括用于连接固定段1和拉伸段2的试验段3，固定段1的一端设有容纳凹槽4、另一端用于与拉伸试验机的夹持端固定连接，拉伸段2的一端位于容纳凹槽4内、另一端用于与拉伸试验机的拉伸端固定连接，位于容纳凹槽4内的拉伸段2的二侧对称设有该试验段3且拉伸段2分别通过二侧的试验段3与固定段1固定连接。该试件为一体成型平板件。设有试验段3的拉伸段2的二侧分别与各自对应侧的容纳凹槽4的槽壁相平行，且设有试验段3的拉伸段2的二侧分别与各自对应侧的容纳凹槽4的槽壁间的间距D1为0.5mm~2mm，此间距也是试验段3的宽度大小。固定段1的设有容纳凹槽4的一端的端面与试验段3的二侧面均平行。固定段1的设有容纳凹槽4的一端的端面到与之最近的试验段3的侧面的距离D2为2mm~10mm。试验段3的长度L1为2mm~10mm。容纳凹槽4包括矩形凹槽一部41及槽口由凹槽一部41向固定段1的另一端延伸且逐渐变小的凹槽二部42，拉伸段2包括一端位于凹槽一部41的矩形拉伸段本体21及形成在拉伸段本体21的一端且沿拉伸段本体21的长度方向向凹槽二部42内延伸的拉伸段延伸部22，试验段3分别设置在拉伸段本体21的二侧且二侧试验段3分别与各自对应侧的凹槽一部41的槽壁固定连接。本例中，试验段3与凹槽一部41的槽壁的中部固定连接。拉伸段本体21的宽度W1为10mm~40mm，拉伸段延伸部22与凹槽二部42之间的间距D3为0.5mm~10mm。具体地，固定段1包括一端设有该容纳凹槽4的固定段本体11及形成在固定段本体11的另一端并沿固定段本体11的长度方向延伸的固定段延伸部12，固定段延伸部12与拉伸试验机的夹持端固定连接。固定段本体11的宽度W2为20mm~60mm。容纳凹槽4设置在固定段本体11上且设置在固定段本体11的端部的中部位置。本专利技术中，试件的厚度为0.5mm~2mm。试件为对称件，并以延伸方向与试件的长度方向一致的试件中心线为对称轴。试验时，将试件的固定段1的端部和拉伸段2的端部分别安装在拉伸试验机的夹持端和拉伸端，试验机的拉伸端施力，试件的试验段3实现剪切应力状态。本例具体提供一种试件，该试件的厚度为1mm，W1为30mm，W2为46mm，D1为1mm，D2为4.5mm，D3为1mm，L1为4mm，试件的总长度为137.5mm，固定段延伸部的长度为40.5mm、宽度为32mm，固定段本体的长度为49.5mm。运用有限元仿真方法得到本例的试件的试验段3的应力分布结果以及应力三轴度随时间变化情况，图2为有限元仿真分析所得局部剪切应力分布结果，从云图可以看出试验段3的剪切应力分布很集中，图3为从有限元分析结果中所提取出试验段3的应力三轴度随时间的变化曲线，从曲线变化可以看出，整个试验过程试验段3的应力三轴度值均在0左右，接近于理想剪切应力状态。以上对本专利技术做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本专利技术的内容并加以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围，且本专利技术不限于上述的实施例，凡根据本专利技术的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度金属材料的剪切试件，包括沿所述试件的长度方向依次分布的固定段和拉伸段，所述固定段和拉伸段分别用于与拉伸试验机的夹持端和拉伸端固定连接，所述试件还包括用于连接所述固定段和拉伸段的试验段，其特征在于：所述固定段的一端设有容纳凹槽、另一端用于与所述拉伸试验机的夹持端固定连接，所述拉伸段的一端位于所述容纳凹槽内、另一端用于与所述拉伸试验机的拉伸端固定连接，位于所述容纳凹槽内的所述拉伸段的二侧对称设有所述试验段且所述拉伸段分别通过二侧的所述试验段与所述固定段固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种高强度金属材料的剪切试件，包括沿所述试件的长度方向依次分布的固定段和拉伸段，所述固定段和拉伸段分别用于与拉伸试验机的夹持端和拉伸端固定连接，所述试件还包括用于连接所述固定段和拉伸段的试验段，其特征在于：所述固定段的一端设有容纳凹槽、另一端用于与所述拉伸试验机的夹持端固定连接，所述拉伸段的一端位于所述容纳凹槽内、另一端用于与所述拉伸试验机的拉伸端固定连接，位于所述容纳凹槽内的所述拉伸段的二侧对称设有所述试验段且所述拉伸段分别通过二侧的所述试验段与所述固定段固定连接。2.根据权利要求1所述的高强度金属材料的剪切试件，其特征在于：设有所述试验段的拉伸段的二侧分别与各自对应侧的容纳凹槽的槽壁相平行。3.根据权利要求2所述的高强度金属材料的剪切试件，其特征在于：设有所述试验段的拉伸段的二侧分别与各自对应侧的容纳凹槽的槽壁的间距为0.5mm~2mm。4.根据权利要求1所述的高强度金属材料的剪切试件，其特征在于：所述固定段的所述一端的端面与所述试验段的二侧面均平行。5.根据权利要求1所述的高强度金属材料的剪切试件，其特征在于：所述试验段的长度为2mm~10mm。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖兴华，王磊，赵治国，
申请(专利权)人：清华大学苏州汽车研究院相城，赵治国，
类型：发明
国别省市：江苏;32