一种适用于三维复合型裂纹扩展测试的加载装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于三维复合型裂纹扩展测试的加载装置及方法，包括内部夹具、外部夹具、被测试件和测试系统，其中内部夹具由圆形衬套和销轴组成；外部夹具由C型弧臂板、圆板、螺栓、销钉和试验机夹头组成；测试系统包括高倍显微镜、显微镜读数杆、试验机、控制开关和测试处理系统组成。通过调节夹具在试验机上的装配角度，可分别实现单一的I、II、III型裂纹及其多种类型组合的三维复合型裂纹的静力加载或疲劳加载试验。安装于被测试件裂纹面两侧的高倍显微镜可实时观测三维裂纹包括长度和角度在内的扩展形态。本发明专利技术具有灵活调节裂纹类型和实时观测裂纹扩展形态的优点。

Loading device and method suitable for testing three-dimensional compound type crack propagation

The invention discloses a method for 3D compound crack loading device and method of testing, including internal and external fixture fixture, test and test system, which is composed of a circular internal fixture bushing and a pin shaft; external fixture by C type arc arm plate, plate, bolts, pins and test machine chuck composition; testing system including high power microscope, microscope reading bar, testing machine, control switch and testing processing system. By adjusting the assembly angle of the fixture on the test machine, a single static loading or fatigue loading test of a single I, II, III type crack and many types of three-dimensional composite cracks can be achieved respectively. The high magnification microscope, which is mounted on both sides of the crack surface of the tested specimen, can observe the three-dimensional crack, including the length and angle of the extended shape. The invention has the advantages of flexibly adjusting the crack type and observing the shape of the crack propagation in real time.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于三维复合型裂纹扩展测试的加载装置及方法
本专利技术涉及一种适用于三维复合型裂纹扩展试验的加载装置及方法，既可实现单一的I、Ⅱ、III型三维裂纹的扩展试验，又可对I、Ⅱ、III多种类型组合的复合型三维裂纹进行扩展测试，通过记录的相关数据可以得到裂纹的扩展速率以及扩展方向，主要应用在断裂、疲劳领域。
技术介绍
在现代工程中，结构承受拉压、平面剪切、反平面剪切等力的作用，易在未达到材料设计强度时就发生失效，这种失效是由材料本身的微观缺陷和材料在服役期间产生的裂纹引起的，为了防止这种突然性破坏，需要了解三维裂纹在复合型载荷作用下的扩展方向和扩展速率。在实际结构中，构件会承受不同类型的载荷，产生复合型裂纹。因此这类加载装置要求既能研究单一类型裂纹，又能研究各类复合型裂纹，同时还要实现不同角度的加载。工程中的各类零件都是三维实体，尺寸效应对研究会产生很大的影响，因此在实验设计时需采用三维实体试件，这对实验的准确性有着非常重要的意义。目前，国内外尚未见有关此类三维裂纹测试加载装置及方法的文献报导。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种复合型加载下三维裂纹扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于三维复合型裂纹扩展测试的加载装置，其特征在于：所述加载装置包括内部夹具、外部夹具、被测试件和测试系统；内部夹具可以固定和连接被测试件(5)，外部夹具与测试系统中的试验机(11)连接；内部夹具和外部夹具之间用螺栓(6)连接；内部夹具包括圆形衬套(3)和销轴(4)，在安装时销轴(4)穿过圆形衬套(3)上的通孔连接被测试件(5)；外部夹具包括C型弧臂板(1)、圆板(2)、螺栓(6)、销钉(7)及试验机夹头(8)，其中C型弧臂板(1)和圆板(2)之间采用焊接连接，C型弧臂板(1)厚度方向的中线与圆板(2)的直径重合，试验机夹头(8)和C型弧臂板(1)的通孔对齐，用销钉(7)连接，螺栓(6)用...

【技术特征摘要】
1.一种适用于三维复合型裂纹扩展测试的加载装置，其特征在于：所述加载装置包括内部夹具、外部夹具、被测试件和测试系统；内部夹具可以固定和连接被测试件(5)，外部夹具与测试系统中的试验机(11)连接；内部夹具和外部夹具之间用螺栓(6)连接；内部夹具包括圆形衬套(3)和销轴(4)，在安装时销轴(4)穿过圆形衬套(3)上的通孔连接被测试件(5)；外部夹具包括C型弧臂板(1)、圆板(2)、螺栓(6)、销钉(7)及试验机夹头(8)，其中C型弧臂板(1)和圆板(2)之间采用焊接连接，C型弧臂板(1)厚度方向的中线与圆板(2)的直径重合，试验机夹头(8)和C型弧臂板(1)的通孔对齐，用销钉(7)连接，螺栓(6)用来连接圆板(2)和圆形衬套(3)底座上的圆形板；测试系统包括高倍显微镜(9)、显微镜读数杆(10)、试验机(11)、控制开关(12)和测试处理系统(13)，其中高倍显微镜(9)用显微镜读数杆(10)支撑，安装在试验机(11)的平台上，控制开关(12)位于试验机(11)的前侧，可控制试验进度，测试处理系统(13)放置于试验机(11)一侧，用于记录、显示和处理试验数据。2.根据权利要求1所述的适用于三维复合型裂纹扩展测试的加载装置，其特征在于：所述C型弧臂板(1)上均匀分布7个15°等角度径向的通孔，通过销钉(7)与位于不同角度的通孔之间的配合，实现不同类型的裂纹，包括单一的I、II、III型裂纹及其多种类型组合的三维复合型裂纹，待销钉(7)与C型弧臂板(1)通孔装配完成后，7个通孔所组成圆的圆心与被测试件(5)的中心重合。3.根据权利要求2或是所述的适用于三维复合型裂纹扩展测试的加载装置，其特征在于：所述C型弧臂板(1)厚度比试验机夹头(8)宽度略小2-3mm，即在方便安装的情况下尽量与所述试验机夹头(8)宽度接近，这样能防止由外部夹具和内部夹具组装成的整体夹具在试验机上滑动，同时能防止产生偏心拉伸。4.根据权利要求1所述的适用于三维复合型裂纹扩展测试的加载装置，其特征在于：所述圆形衬套(3)上开有两个相互垂直的通孔，一是为了方便与被测试件(5)通过销轴(4)连接，二是能够消除在三维复合型裂纹扩展时产生的附加力矩。5.根据权利要求4或是所述的适用于三维复合型裂纹扩展测试的加载装置，其特征在于：所述圆形衬套(3)底座的圆形板上均匀分布24个成15°等角度径向的通孔，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋彦琦，刘小珍，李向上，史久畅，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11