高應(yīng)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(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高應(yīng)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(shè)置有徑向貫穿槽，另一端設(shè)置有徑向貫穿凸臺(tái)，圓柱體的直徑和高小于或等于實(shí)驗(yàn)用霍普金森桿的直徑，徑向貫穿槽和徑向貫穿凸臺(tái)平行，徑向貫穿凸臺(tái)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(cè)端面方向設(shè)置預(yù)制裂紋；本發(fā)明結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，滿足了波在試件中的傳播及計(jì)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(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)中的力學(xué)特性，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有可比性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高應(yīng)變率條件下研究粘彈性材料I I型斷裂的剪切試件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料性能測(cè)試領(lǐng)域，特別是一種高應(yīng)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(shù)】
[0002]由于靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)條件下材料力學(xué)性能研究已經(jīng)不能滿足材料在各種工作環(huán)境下所表現(xiàn)出出來(lái)的力學(xué)性能，Hopkinson首先提出了霍普金森壓桿用于研究材料在高應(yīng)變率受力條件下的力學(xué)響應(yīng)，用以研究材料在高應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為及其數(shù)學(xué)模型-材料動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系開(kāi)始，SHPB (分離式霍普金森桿)就提出兩個(gè)基本假設(shè):1、桿中一維應(yīng)力波假設(shè)；2、短試件應(yīng)力/應(yīng)變沿其長(zhǎng)度均勻分布假設(shè)。
[0003]目前該實(shí)驗(yàn)裝置已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到了研究各種材料在撞擊實(shí)驗(yàn)條件下的力學(xué)性能。由于實(shí)驗(yàn)裝置的特殊性，從尺寸和形狀多方面對(duì)試件做出了限制，尤其是II型剪切試件，同時(shí)要滿足可忽略慣性影響和形成剪切力。現(xiàn)有的一些II型剪切試件也可以適用于實(shí)驗(yàn)裝置，但是，這些試件只限于大部分金屬的脆性材料，對(duì)于粘彈性材料在加工和試驗(yàn)過(guò)程中，都是不適用的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種既可以用來(lái)研究脆性材料在準(zhǔn)靜態(tài)和高應(yīng)變率下的II型斷裂性能，又可以用于研究粘彈性材料在準(zhǔn)靜態(tài)和高應(yīng)變率下的II型斷裂性能的剪切試件。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:
[0006]一種高應(yīng)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(shè)置有徑向貫穿槽，另一端設(shè)置有徑向貫穿凸臺(tái)，圓柱體的直徑和高小于或等于實(shí)驗(yàn)用霍普金森桿的直徑，徑向貫穿槽和徑向貫穿凸臺(tái)平行，徑向貫穿凸臺(tái)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(cè)端面方向設(shè)置預(yù)制裂紋。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):
[0008]本發(fā)明結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，滿足了波在試件中的傳播及計(jì)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(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)中的力學(xué)特性，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有可比性。
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】[0011]結(jié)合圖1:
[0012]本發(fā)明公開(kāi)了一種高應(yīng)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(shè)置有徑向貫穿槽3，另一端設(shè)置有徑向貫穿凸臺(tái)2，圓柱體I的直徑和高小于或等于實(shí)驗(yàn)用霍普金森桿的直徑，徑向貫穿槽3和徑向貫穿凸臺(tái)2平行，徑向貫穿凸臺(tái)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(cè)端面方向設(shè)置預(yù)制裂紋5。
[0013]預(yù)制裂紋5在試件的軸向的長(zhǎng)度小于試件長(zhǎng)度的1/3。
[0014]將試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置桿的直徑，這樣慣性作用對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響就可以忽略不計(jì)，然后在銑床上加工平行且貫穿徑向的凸臺(tái)和槽，最后在槽的兩側(cè)加工預(yù)制裂紋5，這樣試件就加工完成。
[0015]在試驗(yàn)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(guò)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(shè)計(jì)過(guò)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(dāng)試件處于動(dòng)態(tài)力平衡時(shí)，試件兩端的應(yīng)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(duì)試件的要求。
[0016]同時(shí)該試件可用于金屬、脆性和粘彈性材料在高應(yīng)變率和準(zhǔn)靜態(tài)條件下的實(shí)驗(yàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種高應(yīng)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(shè)置有徑向貫穿槽(3)，另一端設(shè)置有徑向貫穿凸臺(tái)(2)，圓柱體(I)的直徑和高小于或等于實(shí)驗(yàn)用霍普金森桿的直徑，徑向貫穿槽(3)和徑向貫穿凸臺(tái)(2)平行，徑向貫穿凸臺(tái)(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(cè)端面方向設(shè)置預(yù)制裂紋(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高應(yīng)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(yù)制裂紋(5)在試件的軸向的長(zhǎng)度小于試件長(zhǎng)度的1/3。
【文檔編號(hào)】G01N3/24GK103439197SQ201310384246
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】趙超, 鞠玉濤, 陳雄, 鄭健, 周長(zhǎng)省, 許進(jìn)升, 高艷賓, 張君發(fā), 胡少青 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)