详情

原文传递测定准脆性材料抗拉强度的装置及方法

专利名称：	测定准脆性材料抗拉强度的装置及方法
摘要：	本发明提供了一种测定准脆性材料抗拉强度的装置及方法，本发明通过容器；设置于容器的底板上的滚珠；设置于容器内的滚珠上的试块，试块的中间设置有楔形开口，楔形开口的底部进一步切割开缝有缝隙，滚珠用于消除所述试块底部在X、Y方向上的摩擦约束，试块受载状态下仅有XZ平面内的应力；加载器的头部为楔形，加载器用于通过其楔形的头部对试块施加Z方向的荷载，逐渐将Z方向的荷载加载直至试块劈裂。本发明的装置构造简单、原理清晰，借助滚珠获得平面应力状态，比现有的劈拉试验更加接近理想的单轴应力状态；本发明可借助有限元分析，预先确定修正系数，计算公式简单，计算结果准确度高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海建工集团股份有限公司
发明人：	占羿箭;黄玉林;左自波;潘曦;杜晓燕
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-07T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910012318.4
公开号：	CN109682685A
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	200120 上海市浦东新区中国(上海)自由贸易试验区福山路33号
主权项：	1.一种测定准脆性材料抗拉强度的装置，其特征在于，包括：容器，包括底板和与所述底板连接的四面侧壁，四面侧壁之间依次连接；设置于所述容器的底板上的滚珠；设置于所述容器内的滚珠上的试块，所述试块的中间设置有楔形开口，所述楔形开口的底部进一步切割开缝有缝隙，所述滚珠用于消除所述试块底部在X、Y方向上的摩擦约束，试块受载状态下仅有XZ平面内的应力，其中，X、Y和Z方向互相垂直；加载器，所述加载器的头部为楔形，所述加载器用于通过其楔形的头部对试块施加Z方向的荷载，逐渐将Z方向的荷载加载直至试块劈裂。 2.如权利要求1所述的测定准脆性材料抗拉强度的装置，其特征在于，所述加载器的材质为钢。 3.如权利要求1所述的测定准脆性材料抗拉强度的装置，其特征在于，所述加载器通过焊接或螺栓连接的方式固定在压力加载设备上。 4.如权利要求1所述的测定准脆性材料抗拉强度的装置，其特征在于，所述加载器的楔形的头部的两侧分别固定有一排万向滚珠。 5.如权利要求1所述的测定准脆性材料抗拉强度的装置，其特征在于，所述滚珠为万向滚珠。 6.如权利要求1所述的测定准脆性材料抗拉强度的装置，其特征在于，所述滚珠的直径为8mm。 7.如权利要求1所述的测定准脆性材料抗拉强度的装置，其特征在于，所述试块沿X方向长为L＝200mm、沿Y方向厚为t＝50mm、沿Z方向高为H＝100mm，所述试块中间的楔形开口沿X方向的半宽为b＝15mm，所述楔形开口的沿Z方向深度为h2＝20mm；所述楔形开口的底部进一步切割开缝的缝隙沿Z方向高度为h1＝20mm；所述试块剩余横截面沿Z方向高度为h＝60mm。 8.如权利要求1所述的测定准脆性材料抗拉强度的装置，其特征在于，所述容器的四面侧壁由0.5mm镀锌薄钢板制成，所述容器的底板选用6mm复合耐磨钢板。 9.如权利要求1所述的测定准脆性材料抗拉强度的装置，其特征在于，设置于所述容器的底板上的滚珠的数量为在所述容器内接近二维紧密堆积的数量。 10.一种测定准脆性材料抗拉强度的方法，其特征在于，采用如权利要求1～9任一项所述的装置，所述方法包括：在试块的中间设置楔形开口，在所述楔形开口的底部进一步切割开缝形成缝隙，并对所述试块的底面进行打磨；在试验台上固定容器；在所述容器的底板上铺设一层钢珠；把所述试块放入所述容器，将所述试块的底面与所述钢珠接触；在加载器上施加位移控制的Z方向的荷载，逐渐将Z方向的荷载加载直至试块劈裂，读取试块劈裂时所述荷载的最大竖向力Fmax；使用下式计算所述试块的抗拉强度ft：其中，α为所述试块的楔形开口的角度，h为所述试块剩余横截面沿Z方向高度，h＝所述试块沿Z方向高H-所述楔形开口的沿Z方向深度h2-所述楔形开口的底部的缝隙沿Z方向高度h1，t为所述试块沿Y方向的厚度，λ为修正系数，λ＝1.15。
所属类别：	发明专利