金属材料的断裂试验装置和基于其的冲击韧性测定方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种金属材料的断裂试验装置和基于其的冲击韧性测定方法，包括高速材料试验机、CT试验装置和三点弯曲试验装置，进行CT试验时，所述CT试验装置与所述高速材料试验机连接；进行三点弯曲试验时，所述三点弯曲试验装置与所述高速材料试验机连接；本发明专利技术通过设置可更换的CT试验装置和三点弯曲试验装置，并通过高速材料试验机控制断裂试验中的加载速度，从而可以测定某一金属材料在不同加载速率下的裂纹冲击韧性测定，最终满足为长期服役设备及结构抗冲击材料选择的需要。设备及结构抗冲击材料选择的需要。设备及结构抗冲击材料选择的需要。

【技术实现步骤摘要】
金属材料的断裂试验装置和基于其的冲击韧性测定方法


[0001]本专利技术涉及抗冲击评估与完整性评估领域，具体涉及一种金属材料的断裂试验装置和基于其的冲击韧性测定方法。

技术介绍

[0002]部分工程结构，如船舶汽轮机、核动力装置、火炮炮管等，在长期服役后，由于振动、老化、腐蚀等因素的影响，裂纹的萌生和发展难以避免。裂纹的存在会降低这些工程结构的抗冲击承载能力，需要选用具有良好冲击断裂韧性的材料用于关键设备的建造，以提高工程关键结构在长期服役后的抗冲击承载能力，避免因为裂纹出现可能导致的冲击脆性断裂。
[0003]现阶段国内较多的是采用夏比冲击试验方法用于测量材料的冲击韧性，但该方法的适用范围并不包括材料裂纹冲击韧脆性的判定，高冲击功材料在动态断裂试验中也可能出现低速脆断的现象。目前工程结构的力学评价标准并不涉及材料裂纹的冲击韧性，这有可能导致部分工程关键结构出现低速脆断的现象，威胁到部分工程关键结构长期服役下的抗冲击能力，这些都是需要长期服役并具有抗冲击需求的工程结构所不允许的。
[0004]亟于此，提供进行可判断低速脆断、韧性断裂、脆韧夹杂的断裂试验装置及相关的冲击韧性测定方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是缺乏进行不同速率下的断裂试验装置，目的在于提供一种金属材料的断裂试验装置和基于其的冲击韧性测定方法，解决了通过夏比冲击试验无法测定的低速脆断情况。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种金属材料的断裂试验装置，包括：
[0008]高速材料试验机，其具有下部底座和上部加载轴，所述上部加载轴位于所述下部底座的上方，且相对于所述下部底座可上下移动；
[0009]CT试验装置，其包括下固定轴、上固定轴、第一上夹具和第一下夹具(6)，所述下固定轴与所述下部底座连接，所述上固定轴与所述上部加载轴连接，所述第一上夹具与所述上固定轴可拆卸连接，所述第一下夹具与所述下固定轴可拆卸连接，CT试样固定在所述第一上夹具与所述第一下夹具之间，并通过所述第一上夹具施加向上的作用力；
[0010]三点弯曲试验装置，其包括第二上夹具和第二下夹具，所述第二上夹具与所述上部加载轴连接，所述第二下夹具与所述下部底座连接，SEB试样放置在所述第二下夹具上，并通过所述第二上夹具施加向下的作用力；
[0011]其中，进行CT试验时，所述CT试验装置与所述高速材料试验机连接；进行三点弯曲试验时，所述三点弯曲试验装置与所述高速材料试验机连接。
[0012]具体地，所述第一上夹具和所述第二上夹具的上端均设置有连接件，所述第一下
夹具和所述第二下夹具的下端均设置有连接件；
[0013]所述高速材料试验机下部底座的上端和所述高速材料试验机上部加载轴的下端均设置有连接件；
[0014]所述上固定轴和所述第二上夹具与所述上部加载轴可拆卸连接，所述下固定轴和所述第二下夹具与所述下部底座可拆卸连接。
[0015]所述上固定轴同轴设置在所述下固定轴的上方，且相对于所述下固定轴可上下移动。
[0016]可选地，所述第一上夹具包括第一横板、第一竖板和第二竖板，所述第一横板水平设置且所述第一横板的上侧面设置有与所述上固定轴连接的上连接体；所述第一竖板和所述第二竖板平行设置，且所述第一竖板的上端和所述第二竖板的上端分别与所述第一横板的两端垂直固定连接；
[0017]所述第一下夹具包括第二横板、第三竖板和第四竖板，所述第二横板水平设置且所述第二横板的下侧面设置有与所述下固定轴连接的下连接体；所述第三竖板和所述第四竖板平行设置，且所述第三竖板的下端和所述第四竖板的下端分别与所述第二横板的两端垂直固定连接；
[0018]所述CT试样设置在所述第一竖板、所述第二竖板、所述第三竖板和所述第四竖板构成的空腔内，且与所述第一竖板、所述第二竖板、所述第三竖板和所述第四竖板连接。
[0019]可选地，所述第一竖板下端和所述第二竖板均设置有上销孔，所述第三竖板和所述第四竖板均设置有下销孔；
[0020]所述CT试样的上部和所述CT试样的下部分别设置有与所述上销孔和所述下销孔对应的固定销孔，所述CT试样通过穿过所述上销孔/所述下销孔和所述固定销孔的销钉与所述第一上夹具和所述第一下夹具连接。
[0021]作为一个实施例，所述连接件为M16内螺纹，所述上连接体和所述下连接体为M16外螺纹螺柱；所述第一竖板与所述第二竖板之间的距离为26mm，所述第三竖板与所述第四竖板之间的距离为26mm，所述第一横板/所述第二横板的尺寸为66mm
×
50mm
×
30mm，所述上销孔/所述下销孔的直径为10mm，所述第一竖板/所述第二竖板/所述第三竖板/所述第四竖板的尺寸为49mm
×
20mm
×
50mm。
[0022]可选地，所述第二上夹具包括梯形块，所述梯形块的宽边设置在窄边的上方，所述梯形块的宽边设置在窄边的上方，所述梯形块的上侧连接所述上部加载轴；
[0023]所述第二下夹具包括安装底座、第一加载支撑和第二加载支撑，所述安装底座的下侧面设置有与所述下底座连接，所述第一加载支撑和所述第二加载支撑均与所述安装底座的上侧面连接；
[0024]所述SEB试样水平设置，且所述SEB试样的两端分别位于所述第一加载支撑和所述第二加载支撑的上端。
[0025]可选地，所述第二上夹具还包括上辊轴，所述上辊轴设置在所述梯形块的下侧面；
[0026]所述第二下夹具还包括第一下辊轴和第二下辊轴，所述第一下辊轴设置在所述第一加载支撑的上端，所述第二下辊轴设置在所述第二加载支撑的上端；
[0027]所述上辊轴、所述第一下辊轴和所述第二下辊轴平行设置。
[0028]可选地，所述安装底座的上侧面设置有直槽，所述第一加载支撑和所述第二加载
支撑的下端均设置在所述直槽内，且与所述直槽滑动连接；
[0029]所述直槽的底面和所述第一加载支撑/所述第二加载支撑的下端端方面设置有相互啮合的滑槽和滑棱。
[0030]一种金属材料裂纹冲击韧性的测定方法，基于如上述的一种金属材料的断裂试验装置进行的CT试验，所述测定方法包括：
[0031]确定CT试件材质，并制备多个CT试样；
[0032]将第一下夹具与下固定轴固定，第一上夹具与上固定轴固定；
[0033]控制高速材料试验机，调整第一上夹具和第一下夹具之间的距离，并将CT试样固定于第一上夹具和第一下夹具之间；
[0034]设定与高速材料试验机的上部加载轴连接的上固定轴上移速度a，控制高速材料试验机对CT试样进行拉伸；
[0035]获得拉伸速度为a时的载荷
‑
加载点位移曲线；
[0036]更换CT试样，并重新设定上移速度b，获得拉伸速度为b时的载荷
‑
加载点位移曲线；
[0037]重复上述步骤，获得不同拉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属材料的断裂试验装置，其特征在于，包括：高速材料试验机，其具有下部底座和上部加载轴，所述上部加载轴位于所述下部底座的上方，且相对于所述下部底座可上下移动；CT试验装置，其包括下固定轴(12)、上固定轴(11)、第一上夹具和第一下夹具(6)，所述下固定轴(12)与所述下部底座连接，所述上固定轴(11)与所述上部加载轴连接，所述第一上夹具与所述上固定轴(11)可拆卸连接，所述第一下夹具(6)与所述下固定轴(12)可拆卸连接，CT试样固定在所述第一上夹具与所述第一下夹具(6)之间，并通过所述第一上夹具施加向上的作用力；三点弯曲试验装置，其包括第二上夹具(7)和第二下夹具，所述第二上夹具(7)与所述上部加载轴连接，所述第二下夹具与所述下部底座连接，SEB试样放置在所述第二下夹具上，并通过所述第二上夹具(7)施加向下的作用力；其中，进行CT试验时，所述CT试验装置与所述高速材料试验机连接；进行三点弯曲试验时，所述三点弯曲试验装置与所述高速材料试验机连接。2.根据权利要求1所述的一种金属材料的断裂试验装置，其特征在于，所述第一上夹具和所述第二上夹具(7)的上端均设置有连接件，所述第一下夹具(6)和所述第二下夹具的下端均设置有连接件；所述高速材料试验机发下部底座的上端和所述高速材料试验机发上部加载轴的下端均设置有连接件；所述上固定轴(11)和所述第二上夹具(7)与所述上部加载轴可拆卸连接，所述下固定轴(12)和所述第二下夹具与所述下部底座可拆卸连接。所述上固定轴(11)同轴设置在所述下固定轴(12)的上方，且相对于所述下固定轴(12)可上下移动。3.根据权利要求2所述的一种金属材料的断裂试验装置，其特征在于，所述第一上夹具包括第一横板(1)、第一竖板(2)和第二竖板(3)，所述第一横板(1)水平设置且所述第一横板(1)的上侧面设置有与所述上固定轴(11)连接的上连接体(4)；所述第一竖板(2)和所述第二竖板(3)平行设置，且所述第一竖板(2)的上端和所述第二竖板(3)的上端分别与所述第一横板(1)的两端垂直固定连接；所述第一下夹具(6)包括第二横板、第三竖板和第四竖板，所述第二横板水平设置且所述第二横板的下侧面设置有与所述下固定轴(12)连接的下连接体；所述第三竖板和所述第四竖板平行设置，且所述第三竖板的下端和所述第四竖板的下端分别与所述第二横板的两端垂直固定连接；所述CT试样设置在所述第一竖板(2)、所述第二竖板(3)、所述第三竖板和所述第四竖板构成的空腔内，且与所述第一竖板(2)、所述第二竖板(3)、所述第三竖板和所述第四竖板连接。4.根据权利要求3所述的一种金属材料的断裂试验装置，其特征在于，所述第一竖板(2)下端和所述第二竖板(3)均设置有上销孔(5)，所述第三竖板和所述第四竖板均设置有下销孔；所述CT试样的上部和所述CT试样的下部分别设置有与所述上销孔(5)和所述下销孔对应的固定销孔，所述CT试样通过穿过所述上销孔(5)/所述下销孔和所述固定销孔的销钉与
所述第一上夹具和所述第一下夹具(6)连接。5.根据权利要求3所述的一种金属材料的断裂试验装置，其特征在于，所述连接件为M16内螺纹，所述上连接体(4)和所述下连接体为M16外螺纹螺柱；所述第一竖板(2)与所述第二竖板(3)之间的距离为26mm，所述第三竖板与所述第四竖板之间的距离为26mm，所述第一横板(1)/所述第二横板的尺寸为66mm
×
50mm
×
30mm，所述上销孔(5)/所述下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一磊，姚迪，孙磊，张鲲，李锡华，闫晓，李朋洲，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：