CN104535435B - 一种脆性材料拉扭测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脆性材料拉扭测试的辅助装置及测试方法，包括夹持保护套和保护套对中装置。夹持保护套为圆柱形套筒。保护套对中装置包括支撑架、上对中块、螺纹杆和手柄。支撑架具有底座和立在底座上的立柱。所述上对中块上开设有贯穿上对中块的螺纹孔，螺纹杆穿过上对中块的螺纹孔，并穿过支撑架的立柱上的螺纹孔。手柄安装在螺纹杆上方端部。支撑架底座的上表面开设有横穿底座上表面的V形长槽，上对中块的下表面对应位置也开设有V形长槽。该辅助装置和测试方法可以有效防止脆性材料制成的拉扭试样直接与试验机夹头防滑齿接触，避免防滑齿压坏试样。该装置结构简单，测试方法也简单易施，不需要对试验机进行额外的改造，成本低廉。

Description

一种脆性材料拉扭测试方法

技术领域

本发明属于材料力学测试领域，主要涉及材料的测试方法及的测试辅助装置，特别是一种脆性材料拉扭测试方法及测试辅助装置。

背景技术

陶瓷材料、混凝土、玻璃以及岩石等脆性材料在国民经济以及国防工程中得到了广泛的应用。为确保脆性材料在使用中的可靠性，必须充分掌握相应材料在复杂载荷作用下的力学特性。为了满足当今产品的设计要求，只研究材料在单向应力状态下的特性是远远不够的，必须开展更加复杂的应力状态试验来研究材料处于多轴应力状态下的力学特性。二向应力状态是多轴应力状态中最为简单的形式而且在试验中比较容易实现。因此，为了更好地研究脆性材料的力学特性，开展脆性材料的拉扭耦合试验有着重要的意义。

薄壁圆管具有很薄的管壁，可以近似地认为沿管壁厚方向的应力是均匀的。因此，薄壁圆管的拉扭耦合试验可以较为真实的模拟出二向应力状态。

在现有的技术中，大多数的拉扭试验设备是针对普通金属材料设计的，并且在试验机夹头的夹持面上一般设有防止试样与夹头产生相对滑动的倒三角防滑齿。例如，中国瑞格尔公司生产的R-9010LN型电液伺服复合疲劳试验机、美国英斯特朗公司生产的Instron E10000型拉扭动态电子万能材料试验机、美国MTS公司生产的MTS810型材料试验系统等，均具有这样的倒三角防滑齿。大多数金属材料的韧性较好，因此金属试样的夹持段一般不会被试验机的夹头夹坏。但是脆性材料的韧性较差加上试验机夹头夹持面上倒三角防滑齿的作用，如果直接将脆性材料夹持到试验机的夹头上势必会将脆性材料直接夹坏，导致试验无法进行。因此，直接对脆性材料进行拉扭试验是十分困难的。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种脆性材料拉扭测试方法及测试辅助装置，该辅助装置和测试方法可以有效防止脆性材料制成的拉扭试样直接与试验机夹头防滑齿接触，避免防滑齿压坏试样。

本发明公开的脆性材料拉扭测试方法，包括以下步骤:

1）取待测的脆性材料制备圆管形试件；

2）采用夹持保护套保护圆管试件的夹持段，夹持保护套的内径稍大于圆管试件；

3）将夹持保护套套在圆管试件的两端，通过高强度胶粘剂将夹持保护套粘在圆管试件上；

4）胶粘剂固化过程中必须将圆管试件和两个夹持保护套固定在一个测试辅助装置上，以保证胶粘剂固化后夹持保护套和圆管试件同心；

5）待胶粘剂固化后将试件从测试辅助装置上取下；

6）将步骤5）中得到的套有夹持保护套的圆管试样放到到常规拉扭试验机上进行拉扭试验。

用于上述脆性材料拉扭测试方法的测试辅助装置，包括夹持保护套和保护套对中装置；保护套对中装置包括支撑架和上对中块；支撑架具有底座和立在底座上的立柱，上对中块活动安装在支撑架上，并且位于支撑架底座的上方；支撑架底座的上表面开设有横穿底座上表面的长槽，上对中块的下表面对应位置也开设有横穿对中块下表面的长槽。

作为上述技术方案的进一步改进，所述保护套对中装置还包括螺纹杆，上对中块上开设有贯穿上对中块的螺纹孔，螺纹杆穿过上对中块的螺纹孔并固定在支撑架的立柱上。上对中块可以通过螺纹孔中的螺纹随着螺纹杆的转动而上下移动。

作为上述技术方案的更进一步改进，所述保护套对中装置还包括手柄，手柄安装在螺纹杆上方端部。手柄用于控制螺纹杆的转动。

作为上述技术方案的另一种改进，所述夹持保护套为圆柱形套筒，其内径略大于薄壁圆管拉扭试样的外径。

作为上述技术方案的另一种改进，所述长槽为V形槽。V形长槽用于辅助试样两端保护套的对中。

本发明的脆性材料拉扭测试方法及测试辅助装置具有以下优点和积极效果：

（1）本发明中的夹持保护套由硬度较低且韧性较好的金属材料制成，在试样与试验机夹头之间形成了一层良好的保护层；

（2）本发明中的夹持保护套还具有一定的厚度，可以承担部分夹紧力，避免试样在过大夹紧力作用下发生破坏；

（3）本发明中的保护套对中装置设计有V形槽，将套上夹持保护套的试样放入V形槽内，并压紧，可以确保胶水固化后试样两端夹持保护套中轴线的严格对中，避免了脆性材料在夹持过程中由于夹持保护套的对中不良而造成的断裂，从而保证了测试结果的准确、可靠。

通常，为了避免试样夹持段与钳口之间发生相对滑动，试验机钳口的夹持面上一般设计有倒三角防滑齿，在试验机夹头夹紧力的作用下，若直接将脆性材料夹持到这种钳口上必然导致试样的夹持段发生破坏。因此，通过铝合金、铜等硬度较小且韧性较好的金属制成的保护套的保护作用可以有效的避免上述现象的发生。

通过上测试方法和测试辅助装置即可在普通的拉扭试验机上实现脆性材料的拉扭测试，其过程简单易施，不需要对试验机进行额外的改造。

附图说明

图1是本发明夹持保护套的结构示意图；

图2是本发明采用的薄壁圆管拉扭试样的结构示意图；

图3是本发明套装有夹持保护套的薄壁圆管拉扭试样的结构示意图；

图4 是本发明保护套对中装置的结构示意图；

图5 是本发明保护套对中装置辅助夹持保护套对中的示意图。

其中，各标号表示的零部件为：1、夹持保护套，2、薄壁圆管拉扭试样，3、支撑架，4、上对中块，5、螺纹杆，6、手柄。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明提出的一种脆性材料拉扭测试方法及测试辅助装置进行详细说明。

如图5所示，本发明的脆性材料拉扭测试的辅助装置，包括夹持保护套1和保护套对中装置。如图1和图2所示，夹持保护套1为圆柱形套筒，其内径略大于薄壁圆管拉扭试样2的外径。如图4所示，保护套对中装置包括支撑架3、上对中块4、螺纹杆5和手柄6；支撑架3具有底座和立在底座上的立柱。所述上对中块4上开设有贯穿上对中块4的螺纹孔，螺纹杆5穿过上对中块4的螺纹孔。支撑架3的立柱顶部设有水平方向突出的结构，该结构开设有螺纹孔，螺纹杆5穿过该螺纹孔。手柄6安装在螺纹杆5上方端部。支撑架3底座的上表面开设有横穿底座上表面的V形长槽，上对中块4的下表面对应位置也开设有横穿对中块4下表面的V形长槽。

结合上述测试辅助装置,本发明所述的脆性材料拉扭测试方法，具体包括以下步骤：

1）在夹持保护套1的内圆柱面处均匀涂抹高强度胶水；

2）如图2所示，将两个夹持保护套1分别套在脆性材料制成的薄壁圆管拉扭试样2两端；

3）在胶水固化之前将套有夹持保护套1的薄壁圆管拉扭试样2放置到支撑架3的长槽中；

4）如图5所示，转动手柄6，使上对中块4向下移动，直到上对中块4的长槽卡住夹持保护套1；

5）待胶水完全固化之后，转动手柄6，使上对中块4向上移动，然后将套有夹持保护套1的薄壁圆管拉扭试样2从保护套对中装置中取出；

6）将步骤5）中得到的套有夹持保护套的薄壁圆管拉扭试样2夹持到普通的拉扭试验机上即可对该材料进行拉扭测试。

Claims (1)

1.一种脆性材料拉扭测试方法，其特征在于：包括以下步骤:

1）取待测的脆性材料制备圆管形试件；

2）采用夹持保护套（1）保护圆管试件的夹持段，夹持保护套（1）的内径稍大于圆管试件；

3）将夹持保护套（1）套在圆管试件的两端，通过高强度胶粘剂将夹持保护套（1）粘在圆管试件上；

4）胶粘剂固化过程中必须将圆管试件和两个夹持保护套（1）固定在一个测试辅助装置上，以保证胶粘剂固化后夹持保护套（1）和圆管试件同心；

5）待胶粘剂固化后将试件从测试辅助装置上取下；

6）将步骤5）中得到的套有夹持保护套（1）的圆管试样放到到常规拉扭试验机上进行拉扭试验；

用于所述脆性材料拉扭测试方法的测试辅助装置，包括夹持保护套（1）和保护套对中装置；保护套对中装置包括支撑架（3）和上对中块（4）；支撑架（3）具有底座和立在底座上的立柱，上对中块（4）活动安装在支撑架（3）上，并且位于支撑架（3）底座的上方；支撑架（3）底座的上表面开设有横穿底座上表面的长槽，上对中块（4）的下表面对应位置也开设有横穿对中块（4）下表面的长槽；所述长槽为V形槽。