一种三维复合型断裂试验夹具

摘要

本发明涉及一种三维复合型断裂试验夹具，包括一对上下相对设置的C型弧板，在所述C型弧板上设有通过定位螺栓将其固定到试验机上的圆弧滑槽，在所述C型弧板的内壁上还分别上下相对固定有底盘；在所述底盘上可转动的设有可以固定住试样的三爪卡盘，该试样为设有断裂纹的圆柱状。本发明的有益效果是：解决了断裂试验中角度跳跃调整的问题，扩大了试验数据的获取范围，为真实反映复合型断裂规律提供了一种可靠实用的试验夹具。

说明书

技术领域

本发明涉及材料断裂研究用具领域，具体涉及一种三维复合型断裂试验 夹具。

背景技术

工程作业中，一些材料断裂事故通常会造成巨大财产损失，严重影响人 身安全，因此迫切需要一系列便于工程应用的断裂准则，而进行断裂预测理 论研究过程中，亟需一种可靠实用的试验夹具。

现有的断裂试验夹具，或只能进行单一型裂纹加载，或只能进行固定几 个角度调整，这些极大限制了试验数据的获取范围，无法满足断裂理论研究 的试验要求。

发明内容

综上所述，为了克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提 供一种三维复合型断裂试验夹具，实现Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ任意复合型断裂试验，且角 度无级可调。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种三维复合型断裂试验夹 具，包括一对上下相对设置且共面的C型弧板，在所述C型弧板上设有通过 定位螺栓将其固定到试验机上的圆弧滑槽，在所述C型弧板的内壁上还分别 上下相对固定有底盘；

在所述底盘上可转动的设有可以固定住试样的三爪卡盘，该试样为设有 断裂纹的圆柱状。

进一步，所述底盘上设有T形槽，所述T形槽从所述底盘的外周向内延 伸，并且所述T形槽的尾端为圆弧状，所述三爪卡盘设有可转动卡到所述T 形槽内部的凸台，所述凸台包括与所述T形槽直径较小的圆柱条和直径较大 的圆柱块，所述三爪卡盘通过该较小的圆柱条连接该直径较大的圆柱块。

进一步，所述C型弧板上对应所述圆弧滑槽的位置处设有反映实验机力 载荷与试样轴向之间夹角的角度刻度Ⅰ。

进一步，所述底盘上设有反映所述C型弧板的中心面与所述断裂纹的断 面法向之间夹角的角度刻度Ⅱ。

进一步，所述圆弧滑槽的圆心角为90°。

进一步，所述底盘焊接在所述C型弧板的内壁上。

本发明的有益效果是：解决了断裂试验中角度跳跃调整的问题，扩大了 试验数据的获取范围，为真实反映复合型断裂规律提供了一种可靠实用的试 验夹具。并且该试验夹具结构简单，易于制造，操作易行，装拆试样方便。 试验机可利用原有的拉伸机来进行复合型断裂试验，避免设计专用试验机， 从而大大节约试验成本。

附图说明

图1为C型弧板的结构示意图；

图2为刻度底盘的结构示意图；

图3为三爪卡盘的结构示意图；

图4为图3的仰视图；

图5为试样的结构示意图；

图6是本发明对试样进行试验的示意图；

图7为本发明安装在试验机上后的实验角度示意图(其中C型弧板省去 圆弧滑槽)。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、C型弧板，11、圆弧滑槽，12、角度刻度Ⅰ，2、底盘，21、T形槽， 22、角度刻度Ⅱ，3、三爪卡盘，31、凸台，4、试样，41、裂纹，42、断面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本 发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-6所示，一种三维复合型断裂试验夹具，包括一对上下相对设置 且共面的C型弧板1，在所述C型弧板1上设有通过定位螺栓将其固定到试 验机上的圆弧滑槽11，所述圆弧滑槽11的圆心角为90°，所述C型弧板1 上对应所述圆弧滑槽11的位置处设有反映实验机力载荷与试样4轴向之间 夹角的角度刻度Ⅰ12。在所述C型弧板1的内壁上还分别上下相对固定有底 盘2，优选的：所述底盘2焊接在所述C型弧板1的内壁上。

在所述底盘2上可转动的设有可以固定住试样4的三爪卡盘3，所述底 盘2上设有反映所述C型弧板1的中心面与所述断裂纹41的断面42法向之 间夹角的角度刻度Ⅱ22。该试样4为设有断裂纹41的圆柱状。三爪卡盘3 通过下述方式实现在底盘2上可转动：所述底盘2上设有T形槽，所述T形 槽从所述底盘2的外周向内延伸，并且所述T形槽的尾端为圆弧状，所述三 爪卡盘3设有可转动卡到所述T形槽内部的凸台，所述凸台包括与所述T形 槽直径较小的圆柱条和直径较大的圆柱块，所述三爪卡盘3通过该较小的圆 柱条连接该直径较大的圆柱块。通过圆柱块在T形槽内转动实现三爪卡盘3 在底盘2上的转动。

进行试验时，通过定位螺栓将C型弧板1上圆弧滑槽11的不同位置固 定到试验机,调整实验机力载荷与试样4轴向之间夹角的角度，即图7中α 的角度,通过观察角度刻度Ⅰ12可以将α调整到需要的角度。再结合转动底 盘2调整C型弧板1的中心面与断裂纹的断面42法向之间夹角的角度，即 图7中β的角度，通过观察角度刻度Ⅱ22可以将β调整到需要的角度。通过 上述α与β的调整就可实现Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ任意复合型断裂试验加载。当α＝0° 时，试样4受到拉伸载荷，为I型加载；当α＝90°且β＝0°时，试样4受 到平面剪切载荷，为II型加载；当α＝90°且β＝90°时，试样4受到反平 面剪切载荷，为III型加载；当β＝0°且0°<α<90°时，试样4为I+II 复合型加载；当β＝90°且0°<α<90°时，试样4为I+III复合型加载； 当α＝90°且0°<β<90°时，试样4为II+III复合型加载；当0°<α<90° 且0°<β<90°时，试样4为I+II+III复合型加载。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。