CN109238956A - 薄壁柔性材料面内撕裂试验方法 - Google Patents

薄壁柔性材料面内撕裂试验方法 Download PDF

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Abstract

一种用于薄壁柔性材料面内撕裂试验的方法，主要包括I型张口撕裂试样设计和使试样在试验时始终保持I型张口断裂模式的辅助撕裂工具。所述的试样设计是指除了在试样一端中间位置预制一定长度的裂口外，还需在试样两侧面沿着端部预制裂口的延长方向预制一定深度的裂口。所述的辅助撕裂工具包括两个连接片1、四个对称侧面刚性护板2、侧向夹紧装置3及端部夹持传力板4等部件。使用该方法，可使薄壁柔性材料的面内撕裂按照I型张口断裂的模式和路径进行。

Description

薄壁柔性材料面内撕裂试验方法
技术领域
本发明属于材料力学性能测试与评价领域，具体地说涉及一种测定薄壁柔性材料面内撕裂强度或撕裂韧性的试验方法及实现这种方法的辅助撕裂工具。
技术背景
在许多厚度较薄的柔性工业产品如塑料、橡胶、建筑用膜材料、特种复合材料、超薄金属材料及某些食品材料（植物蛋白挤出组织化制品）的生产及质量控制过程中，根据原材料或产成品的加工、服役或使用时的受力条件以及产品力学性能与使用性能之间的相互关系，需要对其面内撕裂性能如撕裂力、撕裂强度或撕裂韧性进行相应的精确测量与评价。针对某些具体的产品或原材料，现行国家标准（GB/T 3903.12-2005、GB/T 12829-2006、GB/T 529-2008、GB/T 16578.1-2008、GB/T 3917.2-2009、GB/T 3917.4-2009）及行业标准（HG/T 2581.1-2009）主要规定了裤形撕裂试样（双腿裤形试样）和舌形撕裂试样（三腿裤形试样）的试样形状和试验方法。由于在断裂力学研究中I型张口断裂是许多材料包括薄壁柔性材料及相关产品断裂失效的重要模式，而裤形撕裂试样和舌形撕裂试样的试验过程均属于III型侧向撕裂，国家标准（GB/T 328.19-2007、GB/T 3917.3-2009）及行业标准（QB/T1130-1991）还规定了其它形式撕裂试样（梯形试样和直角试样）的形状和试验方法。然而，由于这些材料具有的柔性特征，使得实际试验操作过程中很难保证试样裂缝前端与受力方向的垂直，无论梯形试样还是直角试样，裂纹尖端的背部在试验中均保持松弛状态，很容易造成撕裂裂纹路径的偏移。当撕裂试样长度较大时，未撕裂部分的自重还会造成试样的极度扭曲，无法保证试验结果的准确性和可比性。本发明的目的就是提供一种结构简单并能克服以上缺陷的试验方法和技术，保持试样的撕裂一直按照I型张口断裂模式进行，从而得到准确且具有可比性的柔性材料面内撕裂强度或撕裂韧性。
发明内容
本发明所述的薄壁柔性材料面内撕裂试验方法主要用于对厚度较薄、性能柔软的材料或产品撕裂性能的有效测量，不仅使得材料撕裂试验时按照I型张口断裂模式进行，而且在撕裂过程中试样能够按照预想的撕裂路径进行。为了实现上述目的，本发明提供了一种I型张口撕裂试样设计和一种保持试样按照I型张口断裂模式进行试验的辅助撕裂工具。
所述的I型张口撕裂试样是在试样一端中间位置预制一定长度的裂口，同时在试样两侧面沿着端部预制裂口的延长方向预制一定深度的裂口。
所述的辅助撕裂工具主要由两个连接片、四个对称侧面刚性护板、若干个侧向夹紧装置及两个端部夹持传力板等部件所组成；所述的侧向夹紧装置可以有不同的夹紧方式。
附图说明
图1给出了本发明所述的I型张口撕裂试样的结构示意图。
图2给出了本发明所述的的辅助撕裂工具的一个具体实施例。
图3给出了本发明所述的辅助撕裂工具的另一个具体实施例。
图4给出了本发明所述的I型撕裂试样撕裂过程示意图。
具体实施方式
下面结合图例说明本发明的详细实施办法。
本发明所述的I型张口撕裂试样如图1所示，为了使撕裂按照预想的路径进行，除了在试样一端预制一定长度的裂口并通过预加载使裂口尖端形成自然增长裂纹外，还需在在试样两侧面沿着端部预制裂口的延长方向预制一定深度的裂口。
本发明所述的辅助撕裂工具的一个具体实施例如图2所示，主要由两个连接片1、四个对称侧面刚性护板2、若干个弹簧夹式侧向夹紧装置3及两个端部夹持传力板4等部件所组成。其中每侧的上下刚性护板2的一端与连接片1通过销钉铰接在一起，另一端分别与端部夹持传力板4通过销钉铰接在一起。
本发明所述的辅助撕裂工具的另一个具体实施例如图3所示，其侧向夹紧可以直接利用螺栓3a连接来实现。
试验前，首先将撕裂试样夹持在辅助工具的两侧刚性护板2中间位置，并使上下刚性护板的边缘与试样中部预制裂口相平行，并利用侧向夹紧装置3(或3a)分别将上下两侧刚性护板2夹紧，接着分别将两个端部夹持传力板4固定在试验机上、下夹头上。最后，通过试验机手动按钮，使试验机对试样慢慢加载，直到撕裂试样与拉伸方向基本垂直，准备工作完毕。
试验时，按照实验规范设定拉伸速度，记录载荷-位移曲线。因上下两侧刚性护板间的距离较小，试验机作用于撕裂试样上的功将全部用于试样的分离（图4所示），试样的撕裂性能如撕裂力、撕裂强度或撕裂韧度可按照常规撕裂试验规定的计算方法计算。

Claims (4)

1.一种薄壁柔性材料面内撕裂试验方法，其特征在于它包括一种I型张口撕裂试样设计和使试样在试验时始终保持I型张口断裂模式的辅助撕裂工具。
2.根据权利要求1所述的I型撕裂试样设计，其特征在于试样一端中间位置有一定长度的预制裂口，同时在试样两侧面沿着端部预制裂口的延长方向有一定深度的预制裂口。
3.根据权利要求1所述的辅助撕裂工具，其特征在于它由两个连接片1、四个对称侧面刚性护板2、若干个侧向夹紧装置3及端部夹持传力板4等部件所组成。
4.根据权利要求3所述的侧向夹紧装置，其特征在于它既可以是弹性夹头，也可以是螺栓连接。
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