一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验装置及试验方法，包括压头机构

【技术实现步骤摘要】
一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验装置及试验方法


[0001]本专利技术涉及三点弯曲试验装置
，具体涉及一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验装置及试验方法
。

技术介绍

[0002]三点弯曲试验是检验金属材料弯曲力学性能的实验方法，多用于检测相关金属材料产品的规格，其试样厚度通常为
10~30mm
，在试验过程中压头与试样接触后先施加预加载力进行下压再施加试验载荷进行加载，试验完成后卸载载荷，其适用于试样厚度较厚且具有一定韧性的材料，而不适用于脆性材料
。
脆性材料是指在外力作用下仅产生很小的变形即破坏断裂的材料，如果采用普通的三点弯曲试验装置对脆性材料进行试验，经常出现试样破碎，实验数据不准确的问题
。
尤其是对于厚度在微纳米级别的超薄脆性材料，如处理石油开采
、
石油炼制等过程中产生的含油污水的陶瓷膜
、
固体氧化物燃料电池的电极板等，在试样安装过程中以及预加载过程中操作稍有不当就容易造成试样破碎，导致试验无法顺利进行，而且这种超薄脆性材料在试验加载过程中实际断裂时间短，其所获取的载荷
‑
位移曲线中无效数据不容易判断，容易导致试验分析极不准确，无法获知其弯曲力学性能
。
基于此，我们提出一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验装置及试验方法
。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验装置及试验方法，不仅能够避免三点弯曲试验过程中脆性试样发生破碎，且还保证了试验结果的准确性，能通过试验获取超薄脆性材料的弯曲力学性能
。
[0004]本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验装置，包括从上至下的压头机构
、
压头预定位机构
、
试样固定机构及支撑机构，所述压头机构及支撑机构分别固定于三点弯曲试验机的上夹口
、
下夹口，所述压头预定位机构可拆卸设置于试样固定机构上方，所述试样固定机构底部与支撑机构顶部固定连接；
[0006]所述试样固定机构包括固定导轨
、
移动滑块及试样固定片；所述固定导轨的底部通过螺纹杆固定于支撑机构的顶部；所述移动滑块设置2个，2个移动滑块均位于固定导轨上方并与固定导轨滑动连接；所述试样固定片设置2组且每组设置2个，2组试样固定片分别滑动设置在2个移动滑块顶部；
[0007]所述压头预定位机构包括2个对称设置的预定位块及设置于预定位块一侧用于将2个预定位块对接固定的固定连接板，2个预定位块对接固定后在中间位置形成预定位槽；2个所述预定位块分别滑动设置于2组试样固定片上，且所述预定位块的底面与试样顶面不接触；所述预定位槽的底面至试样顶面之间的距离为压头机构的预定位距离，预定位距离为
1~10mm。
[0008]进一步地，所述压头机构包括上圆柱夹头及通过螺纹杆固定于上圆柱夹头底部的
压头，所述上圆柱夹头固定于三点弯曲试验机的上夹口
。
[0009]进一步地，所述支撑机构包括下圆柱夹头，所述下圆柱夹头固定于三点弯曲试验机的下夹口
。
[0010]进一步地，所述移动滑块呈
L
型，且
L
型移动滑块的顶部呈半圆弧型，所述试样固定片的底部设置有相配合的半圆弧型凹槽
。
[0011]进一步地，2个所述移动滑块相对的一侧设置有刻度尺
。
[0012]进一步地，所述固定导轨的一侧设置有刻度尺
。
[0013]进一步地，所述预定位块的底部设置有与试样固定片相配合的矩形凹槽
。
[0014]进一步地，所述预定位距离为
2~3mm。
[0015]本专利技术还提供一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验方法，利用上述三点弯曲试验装置实现，包括步骤：
[0016]（1）将压头机构及支撑机构分别固定于三点弯曲试验机的上夹口
、
下夹口；
[0017]（2）根据试验标准调整试样固定机构中移动滑块在固定导轨上的位置，且使2个移动滑块关于固定导轨的横向中心线对称；
[0018]（3）将试样放置于2个移动滑块上方，并通过2组试样固定片对试样的两侧进行固定，且使2组试样固定片关于固定导轨的纵向中心线对称；
[0019]（4）将压头预定位机构的2个预定位块分别安装于2组试样固定片的其中一个试样固定片上，且预定位块的底面与试样顶面不接触，并采用固定连接板及螺栓将2个预定位块对接固定且2个预定位块对接固定后在中间位置形成预定位槽，且使预定位槽的中线与固定导轨的横向中心线对齐；
[0020]（5）调整试样的位置使试样的中间位置与2个预定位块对接固定后形成的预定位槽的中线对齐；
[0021]（6）启动三点弯曲试验机，控制压头机构下降至压头预定位机构的预定位槽内，且当压头底部与预定位槽表面接触时控制压头机构停止下降，然后将压头预定位机构拆卸取下；
[0022]（7）再次启动三点弯曲试验机，控制压头机构下降对试样进行三点弯曲试验，获取载荷
‑
位移曲线
。
[0023]进一步地，所述压头机构的加载速度为
0.01~0.05mm/min。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025]（1）本专利技术所提供的一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验装置，通过试样固定机构对脆性试样进行位置确定及固定，并不直接夹持脆性试样，能够防止脆性试样安装固定过程中操作不当或用力过大而导致试样发生碎裂；
[0026]（2）本专利技术所提供的一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验装置，通过设置压头预定位机构能够对压头进行预定位，在试验开始前能预先确定压头至脆性试样表面的距离，从而在数据处理过程中能够准确判断所获取的载荷
‑
位移曲线中的无效数据，保证试验数据的准确性，进而通过试验获取超薄脆性材料的弯曲力学性能；另外，通过设置压头预定位机构能够对压头进行预定位，还能够有效缩短试验时间，提高试验效率
。
附图说明
[0027]为了清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0028]图1为本专利技术的三点弯曲试验装置的整体结构示意图；
[0029]图2为本专利技术的三点弯曲试验装置的爆炸图；
[0030]图3为试样固定机构的结构示意图；
[0031]图4为压头预定位机构的结构示意图
。
[0032]图中标注：
[0033]1.
压头机构；
101.
上圆柱夹头；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验装置，其特征在于，包括从上至下的压头机构
、
压头预定位机构
、
试样固定机构及支撑机构，所述压头机构及支撑机构分别固定于三点弯曲试验机的上夹口
、
下夹口，所述压头预定位机构可拆卸设置于试样固定机构上方，所述试样固定机构底部与支撑机构顶部固定连接；所述试样固定机构包括固定导轨
、
移动滑块及试样固定片；所述固定导轨的底部通过螺纹杆固定于支撑机构的顶部；所述移动滑块设置2个，2个移动滑块均位于固定导轨上方并与固定导轨滑动连接；所述试样固定片设置2组且每组设置2个，2组试样固定片分别滑动设置在2个移动滑块顶部；所述压头预定位机构包括2个对称设置的预定位块及设置于预定位块一侧用于将2个预定位块对接固定的固定连接板，2个预定位块对接固定后在中间位置形成预定位槽；2个所述预定位块分别滑动设置于2组试样固定片上，且所述预定位块的底面与试样顶面不接触；所述预定位槽的底面至试样顶面之间的距离为压头机构的预定位距离，预定位距离为
1~10mm。2.
根据权利要求1所述的一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验装置，其特征在于，所述压头机构包括上圆柱夹头及通过螺纹杆固定于上圆柱夹头底部的压头，所述上圆柱夹头固定于三点弯曲试验机的上夹口
。3.
根据权利要求1所述的一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验装置，其特征在于，所述支撑机构包括下圆柱夹头，所述下圆柱夹头固定于三点弯曲试验机的下夹口
。4.
根据权利要求1所述的一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验装置，其特征在于，所述移动滑块呈
L
型，且
L
型移动滑块的顶部呈半圆弧型，所述试样固定片的底部设置有相配合的半圆弧型凹槽
。5.
根据权利要求1所述的一种适用于超薄脆性材料的三点弯曲试验装置，其特征在于，2个所述移动滑块相对的...

【专利技术属性】
技术研发人员：钮瑞艳，蒋文春，解学方，李少华，张秀成，宋明，侯学聪，张欣杰，王晨得，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：