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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明关于一种基于霍普金森扭杆的材料Ⅲ型断裂韧度测试装置及方法，涉及材料动态性能测试技术领域。包括底座、挡板、出射杆、入射杆、扭杆、限扭装置、液压加载装置、扭矩加载装置和轴压加载装置；轴压加载装置安装在挡板上，轴压加载装置与扭杆相连，扭杆与入射杆相连，出射杆与入射杆之间夹持有试样；试样为圆柱状结构，内部中心设有向外表面垂直延伸的缝隙；扭杆贯穿限扭装置，限扭装置限制扭杆旋转位移，液压加载装置驱动限扭装置，解除对扭杆的旋转限制；扭矩加载装置的输出端与扭杆传动连接，用于对扭杆施加扭矩。本发明使用霍普金森扭杆加载技术，使试样处于纯剪的应力状态并发生Ⅲ型断裂破坏，由此可精准测试材料的动态Ⅲ型断裂韧度。

主权项：1.一种基于霍普金森扭杆的材料Ⅲ型断裂韧度测试装置，其特征在于，包括：底座、挡板、限位盘、出射杆、入射杆、扭杆、限扭装置、液压加载装置、扭矩加载装置以及轴压加载装置；所述挡板、限扭装置、液压加载装置和扭矩加载装置均安装在所述底座上，所述轴压加载装置固定安装在所述挡板上，所述轴压加载装置的输出端与所述扭杆的一端抵接，所述扭杆的另一端与所述入射杆相连，所述限位盘安装在所述挡板上，所述出射杆的一端抵接在所述限位盘上，另一端与所述入射杆之间夹持有试样；试样为圆柱状结构，内部中心设有向外表面垂直延伸的缝隙；所述扭杆穿过所述限扭装置，限扭装置用于限制扭杆旋转位移，所述液压加载装置用于驱动限扭装置，施加、解除对扭杆的旋转限制；扭矩加载装置位于所述限扭装置与所述轴压加载装置之间，所述扭矩加载装置的输出端与所述扭杆传动连接，用于对扭杆施加扭矩；还包括承拉杆，所述承拉杆的两端分别与安装在所述底座两端的挡板相连；试样的长度与直径之间的比值为k，k＝LR，其中，1≤k≤2，L为所述试样的长度，R为所述试样的直径，试样直径R小于入射杆直径D；试样内部中心预制缝隙，缝隙垂直向试样外表面延伸，缝隙宽度为d，d≤1mm，缝隙直径为s，s≤0.6R；所述限扭装置包括第一钳体、第二钳体、固定导轴和限位板，所述固定导轴安装在所述底座上，且所述固定导轴贯穿所述第一钳体，并与所述第一钳体轴承连接；所述第二钳体固定于底座上，且所述第一钳体和第二钳体沿扭杆的轴线两侧设置，所述第一钳体和第二钳体的内部中心分别设有半凹陷，半凹陷内部有凸起，所述凸起与扭杆表面设置的凹槽相匹配；所述第一钳体和第二钳体上方通过限位板连接，所述限位板通过紧固螺栓紧固于所述第一钳体和第二钳体上表面，且所述限位板中心设有槽孔；所述扭矩加载装置包括液压顶升装置、背板、齿条和限高板，所述背板安装在所述底座上，所述背板靠近所述扭杆的一侧设置有定向滑槽，所述齿条滑动设置在所述定向滑槽内，所述液压顶升装置固定在所述背板上，输出端与所述齿条相连，所述背板的顶部连接有限高板，所述扭杆外表面设有与所述齿条相配合的齿状凸起。

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