本實用新型屬于一種試樣向斷裂韌性的實驗裝置，具體涉及一種測試薄壁管材環(huán)向斷裂韌性的裝置。

背景技術(shù)：

小直徑薄壁金屬管材作為主要結(jié)構(gòu)件，受到環(huán)向應(yīng)力作用，只有環(huán)向斷裂韌性更能真實反應(yīng)真實受力情況。

目前在薄壁金屬管材的環(huán)向力學(xué)性能測試方面尚無標(biāo)準(zhǔn)可依，需要自行探索研究，以往拉伸試驗，均使用了存在彎曲的試樣，試樣在加載過程中，因彎距的產(chǎn)生而帶入了附加應(yīng)力，嚴(yán)重影響了試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，也導(dǎo)致了無法準(zhǔn)確判斷生產(chǎn)工藝與力學(xué)性能之間的規(guī)律，因此需要設(shè)計一種專用的小直徑薄壁金屬管材環(huán)向斷裂韌性測試的實驗裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點而提出的，其目的是提供一種測試薄壁管材環(huán)向斷裂韌性的裝置。

本實用新型的技術(shù)方案是：

一種測試薄壁管材環(huán)向抗拉強度的裝置，包括圓盤形加持具、兩個連接具和將加持具與連接具固定的固定銷；所述加持具被分割成兩個大小不相等的半圓片，每片半圓片上均形成有固定孔；所述連接具由連接柄和“ㄇ”型連接頭組成；連接柄與連接頭橫梁的中心處固定；連接頭的兩側(cè)壁上均形成銷孔。

所述銷孔的軸線與連接柄的軸線垂直。

所述加持具置于兩個“ㄇ”型連接頭的間隙內(nèi)。

所述銷孔圓心到連接頭橫梁的垂直距離大于固定孔到其所在半圓片邊緣的最小距離。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型利用環(huán)形加持具可以實現(xiàn)無損情況下預(yù)制環(huán)形試樣裂紋，通過簡單拉伸試驗實現(xiàn)斷裂韌性測試，避免了彎曲試樣過程中帶來的試樣缺陷，可以準(zhǔn)確、直接測試薄壁金屬管材環(huán)向斷裂韌性；在使用監(jiān)測設(shè)備情況下，如高速攝影機等可以記錄試樣裂紋擴展情況，本裝置還可以配合應(yīng)變儀可記錄樣品應(yīng)力的應(yīng)變曲線。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型中加持具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型中連接具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中沿A-A向的剖面圖。

其中：

1 加持具 2 連接具

3 固定銷 4 固定孔

5 連接柄 6 連接頭

7 銷孔。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖及實施例對本實用新型測試薄壁管材環(huán)向斷裂韌性的裝置和測試方法進行詳細說明：

如圖1~4所示，一種測試薄壁管材環(huán)向抗拉強度的裝置，包括圓盤形加持具1、兩個連接具2和將加持具1與連接具2固定的固定銷3；所述加持具1被分割成兩個大小相等的半圓片，每片半圓片上均形成有固定孔4；所述連接具2由連接柄5和“ㄇ”型連接頭6組成；連接柄5與連接頭6橫梁的中心處固定；連接頭6的兩側(cè)壁上均形成銷孔7。

所述銷孔7的軸線與連接柄5的軸線垂直。

所述加持具1置于兩個“ㄇ”型連接頭6的間隙內(nèi)。

所述銷孔7圓心到連接頭6橫梁的垂直距離大于固定孔4到其所在半圓片邊緣的最小距離。

應(yīng)用本實用新型測試薄壁管材環(huán)向抗拉強度的裝置測試薄壁管材環(huán)向斷裂韌性的方法，包括以下步驟：

（ⅰ）薄壁管材尺寸的測量

用數(shù)顯卡尺測出薄壁管材的寬度a=35.10mm，精確到0.02mm；用千分尺測出薄壁管材的厚度b=1.5mm，精確到0.005mm；

（ⅱ）裝置的安裝

將薄壁管材套于圓盤形加持具1外部，薄壁管材與加持具1之間涂抹潤滑脂；將固定銷3依次穿過連接頭6側(cè)壁上的銷孔7和加持具1上的固定孔4，進而將連接具2與加持具通過固定銷3固定連接；連接柄5裝卡在疲勞試驗機上，使薄壁管材工作段的中心置于與加載方向平行的位置；

（ⅲ）預(yù)制裂紋

在疲勞試驗機上預(yù)制裂紋，疲勞頻率位10Hz，載荷最大力P_fmax=10000N，P_fmin=100N，預(yù)制裂紋長度達到12mm，且使預(yù)制裂紋處置于加持具1對開處，記錄疲勞循環(huán)次數(shù)為30000次；

（ⅳ）環(huán)向斷裂韌性測試

啟動拉伸試驗程序，拉伸速度為1mm/min，在拉伸試驗機上拉斷薄壁管材，薄壁管材斷裂后，記錄最大載荷Pmax=25KN；

薄壁管材斷裂后，在讀數(shù)顯微鏡下，測量裂紋長度2ac=12.25mm，精確到0.01mm；

（ⅴ）環(huán)向斷裂韌性計算

薄壁管材環(huán)向斷裂韌性Kc，按公式(1)計算即得薄壁管材的環(huán)向斷裂韌性，

……………………………………………公式（1）；

式中：

Kc—平面應(yīng)力斷裂韌性，單位為MPa﹒m^1/2；σ—應(yīng)力，單位為MPa；a—裂紋長度，單位為mm；F(a/w)—薄壁管材幾何形狀因子；

其中，寬度修正因子按公式（2）計算：

…………公式（2）；

式中：

F(a_c/w)—薄壁管材幾何形狀因子；a_c—臨界裂紋長度，單位為mm；w—薄壁管材寬度，單位為mm。

本實用新型利用環(huán)形加持具可以實現(xiàn)無損情況下預(yù)制環(huán)形試樣裂紋，通過簡單拉伸試驗實現(xiàn)斷裂韌性測試，避免了彎曲試樣過程中帶來的試樣缺陷，可以準(zhǔn)確、直接測試薄壁金屬管材環(huán)向斷裂韌性；在使用監(jiān)測設(shè)備情況下，如高速攝影機等可以記錄試樣裂紋擴展情況，本裝置還可以配合應(yīng)變儀可記錄樣品應(yīng)力的應(yīng)變曲線。