高應變率條件下研究粘彈性材料ii型斷裂的剪切試件的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高應變率條件下研究粘彈性材料II型斷裂的剪切試件，圓柱體的一端設置有徑向貫穿槽，另一端設置有徑向貫穿凸臺，圓柱體的直徑和高小于或等于實驗用霍普金森桿的直徑，徑向貫穿槽和徑向貫穿凸臺平行，徑向貫穿凸臺的端面與徑向貫穿槽的底面面積相等，且為圓柱截面面積的一半；徑向貫穿槽的兩端沿徑向貫穿槽的側端面方向設置預制裂紋；本發明結構較為簡單，滿足了波在試件中的傳播及計算方法的要求；可以使用該試件研究金屬、脆性和粘彈性材料在霍普金森壓桿和準靜態實驗中的力學特性，使得實驗結果具有可比性。
【專利說明】高應變率條件下研究粘彈性材料I I型斷裂的剪切試件
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料性能測試領域，特別是一種高應變率條件下研究粘彈性材料II型斷裂的剪切試件。
【背景技術】
[0002]由于靜態或準靜態條件下材料力學性能研究已經不能滿足材料在各種工作環境下所表現出出來的力學性能，Hopkinson首先提出了霍普金森壓桿用于研究材料在高應變率受力條件下的力學響應，用以研究材料在高應變率下的動態力學行為及其數學模型-材料動態本構關系開始，SHPB (分離式霍普金森桿)就提出兩個基本假設:1、桿中一維應力波假設；2、短試件應力/應變沿其長度均勻分布假設。
[0003]目前該實驗裝置已經廣泛地應用到了研究各種材料在撞擊實驗條件下的力學性能。由于實驗裝置的特殊性，從尺寸和形狀多方面對試件做出了限制，尤其是II型剪切試件，同時要滿足可忽略慣性影響和形成剪切力。現有的一些II型剪切試件也可以適用于實驗裝置，但是，這些試件只限于大部分金屬的脆性材料，對于粘彈性材料在加工和試驗過程中，都是不適用的。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種既可以用來研究脆性材料在準靜態和高應變率下的II型斷裂性能，又可以用于研究粘彈性材料在準靜態和高應變率下的II型斷裂性能的剪切試件。
[0005]實現本發明目的的技術解決方案為:
[0006]一種高應變率條件下研究粘彈性材料II型斷裂的剪切試件，圓柱體的一端設置有徑向貫穿槽，另一端設置有徑向貫穿凸臺，圓柱體的直徑和高小于或等于實驗用霍普金森桿的直徑，徑向貫穿槽和徑向貫穿凸臺平行，徑向貫穿凸臺的端面與徑向貫穿槽的底面面積相等，且為圓柱截面面積的一半；徑向貫穿槽的兩端沿徑向貫穿槽的側端面方向設置預制裂紋。
[0007]本發明與現有技術相比，其顯著優點:
[0008]本發明結構較為簡單，滿足了波在試件中的傳播及計算方法的要求；可以使用該試件研究金屬、脆性和粘彈性材料在霍普金森壓桿和準靜態實驗中的力學特性，使得實驗結果具有可比性。
[0009]下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】[0011]結合圖1:
[0012]本發明公開了一種高應變率條件下研究粘彈性材料II型斷裂的剪切試件，圓柱體I的一端設置有徑向貫穿槽3，另一端設置有徑向貫穿凸臺2，圓柱體I的直徑和高小于或等于實驗用霍普金森桿的直徑，徑向貫穿槽3和徑向貫穿凸臺2平行，徑向貫穿凸臺2的端面與徑向貫穿槽3的底面面積相等，且為圓柱截面面積的一半；徑向貫穿槽3的兩端沿徑向貫穿槽3的側端面方向設置預制裂紋5。
[0013]預制裂紋5在試件的軸向的長度小于試件長度的1/3。
[0014]將試驗材料首先加工成直徑和高相等的圓柱體，使圓柱體的直徑和高均小于或等于霍普金森壓桿實驗裝置桿的直徑，這樣慣性作用對實驗的影響就可以忽略不計，然后在銑床上加工平行且貫穿徑向的凸臺和槽，最后在槽的兩側加工預制裂紋5，這樣試件就加工完成。
[0015]在試驗中，入射桿與緊密剪切試件的接觸面4使得入射波從入射桿傳入試件；再通過透射桿與緊密剪切試件的接觸面6，使得波從試件傳入透射桿；最終波被吸收桿吸收。在緊密剪切試件的設計過程中，我們將入射桿與緊密剪切試件的接觸面4的面積與透射桿與緊密剪切試件的接觸面6的面積加工的相同，從而使得當試件處于動態力平衡時，試件兩端的應力分布也相同即入射波與反射波的和等于透射波，滿足了霍普金森壓桿對試件的要求。
[0016]同時該試件可用于金屬、脆性和粘彈性材料在高應變率和準靜態條件下的實驗。
【權利要求】
1.一種高應變率條件下研究粘彈性材料II型斷裂的剪切試件，其特征在于:圓柱體(I)的一端設置有徑向貫穿槽(3)，另一端設置有徑向貫穿凸臺(2)，圓柱體(I)的直徑和高小于或等于實驗用霍普金森桿的直徑，徑向貫穿槽(3)和徑向貫穿凸臺(2)平行，徑向貫穿凸臺(2)的端面與徑向貫穿槽(3)的底面面積相等，且為圓柱截面面積的一半；徑向貫穿槽(3)的兩端沿徑向貫穿槽(3)的側端面方向設置預制裂紋(5)。
2.根據權利要求1所述的一種高應變率條件下研究粘彈性材料II型斷裂的剪切試件，其特征在于:所述的預制裂紋(5)在試件的軸向的長度小于試件長度的1/3。
【文檔編號】G01N3/24GK103439197SQ201310384246
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月29日 優先權日:2013年8月29日
【發明者】趙超, 鞠玉濤, 陳雄, 鄭健, 周長省, 許進升, 高艷賓, 張君發, 胡少青 申請人:南京理工大學