一种基于霍普金森扭杆的材料Ⅲ型断裂韧度测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术关于一种基于霍普金森扭杆的材料Ⅲ型断裂韧度测试装置及方法，涉及材料动态性能测试技术领域。包括底座、挡板、出射杆、入射杆、扭杆、限扭装置、液压加载装置、扭矩加载装置和轴压加载装置；轴压加载装置安装在挡板上，轴压加载装置与扭杆相连，扭杆与入射杆相连，出射杆与入射杆之间夹持有试样；试样为圆柱状结构，内部中心设有向外表面垂直延伸的缝隙；扭杆贯穿限扭装置，限扭装置限制扭杆旋转位移，液压加载装置驱动限扭装置，解除对扭杆的旋转限制；扭矩加载装置的输出端与扭杆传动连接，用于对扭杆施加扭矩。本发明专利技术使用霍普金森扭杆加载技术，使试样处于纯剪的应力状态并发生Ⅲ型断裂破坏，由此可精准测试材料的动态Ⅲ型断裂韧度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料动态性能测试，具体为一种基于霍普金森扭杆的材料ⅲ型断裂韧度测试装置及方法。

技术介绍

1、材料断裂行为在其应用场景中广泛存在且备受重视，充分了解材料的断裂性质对于保障结构安全和材料正常承载具有重要的理论意义和工程价值。

2、根据裂纹的力学性质，可按将断裂分为ι型(张开型)、ⅱ型(滑开型)、ⅲ型(撕开型)三种类型。目前学界已发展了多种测试方法对材料的ι型断裂和ⅱ型断裂性质进行研究，基于一定的加载设备，如液压机、分离式霍普金森压杆(shpb)等，采用特殊设计的试样构型，包括直切槽半圆盘试样(nscb)、中心人字形切槽巴西圆盘试样(ccnbd)、短岩心压缩试样(scc)、穿通剪切试样(pts)等，可实现对岩石、混凝土等材料加载并使其发生ι型断裂或ⅱ型断裂破坏，从而可根据载荷信息计算材料相关性质。然而对于ⅲ型断裂的测试方法目前较少，一方面，ⅲ型断裂的特征要求试样裂纹附近分布纯剪应力场，这对加载方式提出了挑战；另一方面，部分材料的抗拉强度弱于抗剪强度，材料抗拉极限的率先到达导致测试结果的准确性难以保证。因此亟需发展一种满足加载要求的测试本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于霍普金森扭杆的材料Ⅲ型断裂韧度测试装置，其特征在于，包括：底座、挡板、限位盘、出射杆、入射杆、扭杆、限扭装置、液压加载装置、扭矩加载装置以及轴压加载装置；所述挡板、限扭装置、液压加载装置和扭矩加载装置均安装在所述底座上，所述轴压加载装置固定安装在所述挡板上，所述轴压加载装置的输出端与所述扭杆的一端抵接，所述扭杆的另一端与所述入射杆相连，所述限位盘安装在所述挡板上，所述出射杆的一端抵接在所述限位盘上，另一端与所述入射杆之间夹持有试样；试样为圆柱状结构，内部中心设有向外表面垂直延伸的缝隙；所述扭杆穿过所述限扭装置，限扭装置用于限制扭杆旋转位移，所述液压加载装置用于驱动限扭装置，施...

【技术特征摘要】

1.一种基于霍普金森扭杆的材料ⅲ型断裂韧度测试装置，其特征在于，包括：底座、挡板、限位盘、出射杆、入射杆、扭杆、限扭装置、液压加载装置、扭矩加载装置以及轴压加载装置；所述挡板、限扭装置、液压加载装置和扭矩加载装置均安装在所述底座上，所述轴压加载装置固定安装在所述挡板上，所述轴压加载装置的输出端与所述扭杆的一端抵接，所述扭杆的另一端与所述入射杆相连，所述限位盘安装在所述挡板上，所述出射杆的一端抵接在所述限位盘上，另一端与所述入射杆之间夹持有试样；试样为圆柱状结构，内部中心设有向外表面垂直延伸的缝隙；所述扭杆穿过所述限扭装置，限扭装置用于限制扭杆旋转位移，所述液压加载装置用于驱动限扭装置，施加、解除对扭杆的旋转限制；扭矩加载装置位于所述限扭装置与所述轴压加载装置之间，所述扭矩加载装置的输出端与所述扭杆传动连接，用于对扭杆施加扭矩；还包括承拉杆，所述承拉杆的两端分别与安装在所述底座两端的挡板相连。

2.如权利要求1中所述的一种基于霍普金森扭杆的材料ⅲ型断裂韧度测试装置，其特征在于，试样的长度与直径之间的比值为k，k＝l/r，其中，1≤k≤2，l为所述试样的长度，r为所述试样的直径，试样直径r小于入射杆直径d；试样内部中心预制缝隙，缝隙垂直向试样外表面延伸，缝隙宽度为d，d≤1mm，缝隙直径为s，s≤0.6r。

3.如权利要求2所述的一种基于霍普金森扭杆的材料ⅲ型断裂韧度测试装置，其特征在于，所述限扭装置包括第一钳体、第二钳体、固定导轴和限位板，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏开文，王峥，徐颖，吴帮标，汪冲浪，姚伟，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：