CN112748002A - 人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法 - Google Patents

人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法 Download PDF

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刘刚
张建辉
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Abstract

本发明公开了人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法。现有小尺寸样品无法采用引伸计测量缺口开口量的缺陷。本发明通过两个U形夹夹紧实验样品，一个U形夹固定，另一个U形夹由作动器施加交变载荷且设有预拉力；引伸计两个测臂上的引伸计V形刀口与两个U形夹上正对的其中两个夹具V形刀口分别嵌合，用于测量实验样品的机械槽缺口的开口量。本发明能适用于测量人工心瓣用热解炭材料特殊的小尺寸样品的断裂韧性，测量结果与直接在实验样品上测量几乎无异，并且本发明通过改变U形夹的夹具加载孔开设位置，从而改变两个U形夹的安装间距，就可以适用不同引伸标距的引伸计。

Description

人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法
技术领域
本发明属于测量技术领域，具体涉及人工心瓣用热解炭及其复合材料断裂韧性测量中热解炭的机械槽缺口开口量的测量方法。
背景技术
人工机械心脏瓣膜是用非生物材料制成的、具有天然心脏瓣膜功能的、并能替代病变瓣膜的人工器官。目前临床应用的人工机械心瓣主要采用了纯热解炭或热解炭包覆石墨复合材料。人工心瓣在人体生理环境中工作几十年，需要很高的耐久性和结构可靠性，因此，人工心瓣用热解炭材料需要具有良好的断裂性能。
平面应变断裂韧性是热解炭材料断裂性能的重要参数，表征材料抵抗裂纹扩展和脆性断裂的能力，精确测试材料断裂韧性值，对人工心瓣组件损伤容限和寿命预测程序有重要意义。测量人工机械心瓣用热解炭及其复合材料断裂韧性值是在断裂韧性特定装置中完成的，其中要用到测量裂纹引发切口嘴两侧精确定位的标点间相对位移的电子引伸计。
纯热解炭或热解炭包覆石墨复合材料采用化学气相沉积工艺制备，由于其制备工艺特殊性，样品尺寸小、厚度薄，许多传统的断裂韧性测试方法对其并不适用，现有针对人工心瓣热解炭断裂韧性的测试方法技术中，热解炭材料根据ASTM标准E399推荐规格被制成标准样品，并且在样品中部加工缺口，然后将样品夹装在上下夹具中，并将引伸计安装在样品缺口上进行实验。由于引伸标距的限制，这就要求样品加工缺口宽度也要达到几毫米，而对于人工心瓣用热解炭材料特殊的小尺寸样品而言，其加工缺口要小于1毫米，故无法在样品缺口上安装引伸计。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法。
本发明人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法，具体如下：
步骤一、加工U形夹：在U形夹的尾部开设螺纹孔；在U形夹的两个悬臂上均开设夹具加载孔，两个夹具加载孔直径相等且同轴设置，且夹具加载孔的直径等于样品加载孔的直径；夹具加载孔与U形夹的U形凹槽连通，且垂直于U形凹槽的侧壁；在U形夹的两个悬臂自由端转角处均开设夹具V形刀口；夹具V形刀口开口于悬臂的自由端端面；U形夹的每个悬臂上两个夹具V形刀口底部的间距设为S0，2S+1＞S0＞2S。
步骤二、在引伸计的两个测臂上均开设引伸计V形刀口。
步骤三、将一个U形夹的螺纹孔与底座通过螺栓和螺母固定，另一个U形夹的螺纹孔与作动器通过螺栓和螺母固定；然后，将底座和作动器的壳体均与试验台固定，使得两个U形夹正对设置，保证两个U形夹的螺纹孔中心轴线对齐，保证两个U形夹的U形凹槽同一侧侧壁对齐设置，并使得两个U形夹的间距小于引伸计的两个测臂间距。
步骤四、将实验样品置于两个U形夹的U形凹槽内，并将实验样品的两个样品加载孔与两个U形夹的夹具加载孔分别通过插销固定连接；然后，作动器对U形夹施加预设拉力，从而消除两个插销与实验样品的连接间隙。
步骤五、将引伸计置于试验台上，并将引伸计两个测臂上的引伸计V形刀口与两个U形夹上正对的其中两个夹具V形刀口分别嵌合。
步骤六、作动器对U形夹施加交变载荷，交变载荷中的最小值大于或等于作动器对U形夹施加的预设拉力；由于预设拉力的存在，U形夹受交变载荷作用而振动的过程中销轴与实验样品之间始终不存在连接间隙；而且，与引伸计两个测臂上的引伸计V形刀口分别嵌合的两个夹具V形刀口底部的间距为S0，S0满足2S+1＞S0＞2S，因此，将引伸计测量的两个U形夹的开口量作为实验样品的机械槽缺口的开口量。
优选地，所述的螺纹孔与U形夹的U形凹槽连通。
优选地，所述U形夹的悬臂自由端转角处设有倒角，夹具V形刀口开设在U形夹的悬臂自由端倒角处。
更优选地，所述夹具V形刀口的开口大小等于U形夹的悬臂自由端倒角的斜边长度。
优选地，所述的引伸计采用电子引伸计。
本发明具有的有益效果是：
本发明结构简单，安装方便，能适用于测量人工心瓣用热解炭材料特殊的小尺寸样品的断裂韧性，测量结果与直接在实验样品上测量几乎无异，解决了现有小尺寸样品无法采用引伸计测量缺口开口量的缺陷；并且本发明通过改变U形夹的夹具加载孔开设位置，从而改变两个U形夹的安装间距，就可以适用不同引伸标距的引伸计。
附图说明
图1为C(T)型样品的结构示意图；
图2为DC(T)型样品的结构示意图；
图3为本发明中U形夹的结构示意图；
图4为本发明的U形夹上螺纹孔和夹具V形刀口的结构示意图；
图5为本发明的测量原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1、2和5所示，实验样品4为C(T)型样品4-1或DC(T)型样品4-2，是按照美国ASTM标准E399推荐规格制成的，并且样品中部开设有机械槽缺口4-3，机械槽缺口4-3两侧开设有对称设置且直径相等的两个样品加载孔4-4；设样品加载孔4-4中心到机械槽缺口开口位置的距离为S，单位为mm。
人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法，具体如下：
步骤一、加工U形夹1：如图3和4所示，在U形夹1的尾部开设螺纹孔1-1；在U形夹1的两个悬臂上均开设夹具加载孔1-4，两个夹具加载孔1-4直径相等且同轴设置，且夹具加载孔1-4的直径等于样品加载孔4-4的直径；夹具加载孔1-4与U形夹1的U形凹槽1-2连通，且垂直于U形凹槽1-2的侧壁；在U形夹1的两个悬臂自由端转角处均开设夹具V形刀口1-3；夹具V形刀口1-3开口于悬臂的自由端端面；U形夹的每个悬臂上两个夹具V形刀口1-3底部的间距设为S0，2S+1＞S0＞2S，以保证U形夹的夹具加载孔1-4中心到夹具V形刀口1-3底部的距离S1略大于样品加载孔到机械槽缺口开口位置的距离S，其中S1＝0.5S0。
步骤二、在引伸计6的两个测臂上均开设引伸计V形刀口7。
步骤三、如图5所示，将一个U形夹1的螺纹孔1-1与底座2通过螺栓和螺母固定，另一个U形夹1的螺纹孔1-1与作动器3通过螺栓和螺母固定；然后，将底座2和作动器3的壳体均与试验台固定，使得两个U形夹1正对设置，保证两个U形夹1的螺纹孔1-1中心轴线对齐，保证两个U形夹1的U形凹槽1-2同一侧侧壁对齐设置，并使得两个U形夹1的间距小于引伸计6的两个测臂间距。
步骤四、将实验样品4置于两个U形夹1的U形凹槽1-2内，并将实验样品4的两个样品加载孔4-4与两个U形夹1的夹具加载孔1-4分别通过插销5固定连接；然后，作动器3对U形夹1施加预设拉力(但该预设拉力不致使实验样品的机械槽缺口开裂)，从而消除两个插销5与实验样品的连接间隙，避免作动器3往复振动时连接间隙造成测量误差。
步骤五、将引伸计6置于试验台上，并将引伸计6两个测臂上的引伸计V形刀口7与两个U形夹1上正对的其中两个夹具V形刀口1-3分别嵌合。
步骤六、作动器3对U形夹1施加交变载荷，交变载荷中的最小值等于作动器3对U形夹1施加的预设拉力；由于预设拉力的存在，U形夹1受交变载荷作用而振动的过程中销轴与实验样品之间始终不存在连接间隙；而且，与引伸计6两个测臂上的引伸计V形刀口7分别嵌合的两个夹具V形刀口1-3底部的间距为S0，S0满足2S+1＞S0＞2S(即U形夹的夹具加载孔1-4中心到夹具V形刀口1-3底部的距离与实验样品的样品加载孔到机械槽缺口开口位置的距离基本一致)，因此，将引伸计测量的两个U形夹的开口量作为实验样品的机械槽缺口的开口量(0.5S0与S之间的差值所引起的开口量差值远远小于0.5S0与S之间的差值本身，因为机械槽缺口即使在产生裂纹后引起机械槽缺口的张开角度变化也是很小的)。
作为一个优选实施例，螺纹孔1-1与U形夹1的U形凹槽1-2连通。
作为一个优选实施例，U形夹1的悬臂自由端转角处设有倒角，夹具V形刀口1-3开设在U形夹1的悬臂自由端倒角处。
作为一个更优选实施例，夹具V形刀口1-3的开口大小等于U形夹1的悬臂自由端倒角的斜边长度。
作为一个优选实施例，引伸计6采用电子引伸计。
本发明能适用于测量人工心瓣用热解炭材料特殊的小尺寸样品的断裂韧性，测量结果与直接在实验样品4上测量几乎无异，解决了现有小尺寸样品无法采用引伸计6测量缺口开口量的缺陷；并且本发明通过改变U形夹1的夹具加载孔1-4开设位置，从而改变两个U形夹1的安装间距，就可以适用不同引伸标距的引伸计6。
以上仅为本发明的优先实施方法，相关技术人员可以在不偏离本发明结构的前提下进行修改，这些修改应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法，其特征在于：该方法具体如下：
步骤一、加工U形夹：在U形夹的尾部开设螺纹孔；在U形夹的两个悬臂上均开设夹具加载孔，两个夹具加载孔直径相等且同轴设置，且夹具加载孔的直径等于样品加载孔的直径；夹具加载孔与U形夹的U形凹槽连通，且垂直于U形凹槽的侧壁；在U形夹的两个悬臂自由端转角处均开设夹具V形刀口；夹具V形刀口开口于悬臂的自由端端面；U形夹的每个悬臂上两个夹具V形刀口底部的间距设为S0，2S+1＞S0＞2S；
步骤二、在引伸计的两个测臂上均开设引伸计V形刀口；
步骤三、将一个U形夹的螺纹孔与底座通过螺栓和螺母固定，另一个U形夹的螺纹孔与作动器通过螺栓和螺母固定；然后，将底座和作动器的壳体均与试验台固定，使得两个U形夹正对设置，保证两个U形夹的螺纹孔中心轴线对齐，保证两个U形夹的U形凹槽同一侧侧壁对齐设置，并使得两个U形夹的间距小于引伸计的两个测臂间距；
步骤四、将实验样品置于两个U形夹的U形凹槽内，并将实验样品的两个样品加载孔与两个U形夹的夹具加载孔分别通过插销固定连接；然后，作动器对U形夹施加预设拉力，从而消除两个插销与实验样品的连接间隙；
步骤五、将引伸计置于试验台上，并将引伸计两个测臂上的引伸计V形刀口与两个U形夹上正对的其中两个夹具V形刀口分别嵌合；
步骤六、作动器对U形夹施加交变载荷，交变载荷中的最小值大于或等于作动器对U形夹施加的预设拉力；由于预设拉力的存在，U形夹受交变载荷作用而振动的过程中销轴与实验样品之间始终不存在连接间隙；而且，与引伸计两个测臂上的引伸计V形刀口分别嵌合的两个夹具V形刀口底部的间距为S0，S0满足2S+1＞S0＞2S，因此，将引伸计测量的两个U形夹的开口量作为实验样品的机械槽缺口的开口量。
2.根据权利要求1所述的人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法，其特征在于：所述的螺纹孔与U形夹的U形凹槽连通。
3.根据权利要求1所述的人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法，其特征在于：所述U形夹的悬臂自由端转角处设有倒角，夹具V形刀口开设在U形夹的悬臂自由端倒角处。
4.根据权利要求3所述的人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法，其特征在于：所述夹具V形刀口的开口大小等于U形夹的悬臂自由端倒角的斜边长度。
5.根据权利要求1所述的人工心瓣用热解炭断裂韧性测量中缺口开口量的测量方法，其特征在于：所述的引伸计采用电子引伸计。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114397175A (zh) * 2021-12-16 2022-04-26 中国原子能科学研究院 一种放射性样品的装样装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103234823A (zh) * 2013-04-03 2013-08-07 杭州电子科技大学 人工心瓣热解炭及其复合材料断裂韧性测试方法
CN103954512A (zh) * 2014-05-23 2014-07-30 上海核工程研究设计院 低温环境下紧凑拉伸试样的断裂韧性测试装置及方法
US20160299046A1 (en) * 2014-09-25 2016-10-13 East China University Of Science And Technology A method of measurement and determination on fracture toughness of structural materials at high temperature
CN106153441A (zh) * 2016-07-26 2016-11-23 西安交通大学 基于可控温电化学充氢环境下的材料断裂韧性测试系统及方法
CN106404553A (zh) * 2016-06-21 2017-02-15 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 三点弯曲试样延性断裂韧性jic辅助测试装置以及测试方法
CN107966368A (zh) * 2017-11-13 2018-04-27 中国石油大学(北京) 含氢煤制天然气环境中管线钢断裂韧性的测试方法和装置
CN108593470A (zh) * 2018-04-22 2018-09-28 北京工业大学 一种腐蚀环境中试件裂纹张开口位移测量装置
CN109540694A (zh) * 2018-11-27 2019-03-29 浙江工业大学 用于测试ⅱ型裂纹断裂韧性的预制裂纹偏置三点弯试验装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103234823A (zh) * 2013-04-03 2013-08-07 杭州电子科技大学 人工心瓣热解炭及其复合材料断裂韧性测试方法
CN103954512A (zh) * 2014-05-23 2014-07-30 上海核工程研究设计院 低温环境下紧凑拉伸试样的断裂韧性测试装置及方法
US20160299046A1 (en) * 2014-09-25 2016-10-13 East China University Of Science And Technology A method of measurement and determination on fracture toughness of structural materials at high temperature
CN106404553A (zh) * 2016-06-21 2017-02-15 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 三点弯曲试样延性断裂韧性jic辅助测试装置以及测试方法
CN106153441A (zh) * 2016-07-26 2016-11-23 西安交通大学 基于可控温电化学充氢环境下的材料断裂韧性测试系统及方法
CN107966368A (zh) * 2017-11-13 2018-04-27 中国石油大学(北京) 含氢煤制天然气环境中管线钢断裂韧性的测试方法和装置
CN108593470A (zh) * 2018-04-22 2018-09-28 北京工业大学 一种腐蚀环境中试件裂纹张开口位移测量装置
CN109540694A (zh) * 2018-11-27 2019-03-29 浙江工业大学 用于测试ⅱ型裂纹断裂韧性的预制裂纹偏置三点弯试验装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张建辉 等: "人工心瓣用热解炭断裂韧性研究及断口形貌分析", 《中国生物医学工程学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114397175A (zh) * 2021-12-16 2022-04-26 中国原子能科学研究院 一种放射性样品的装样装置
CN114397175B (zh) * 2021-12-16 2024-02-20 中国原子能科学研究院 一种放射性样品的装样装置

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