一种双金属复合板动态界面剪切强度测试装置及方法与流程
本发明涉及一种双金属复合板动态界面剪切强度测试装置及方法，属于金属材料测试。
背景技术：
1、双金属复合板是一种将两种不同金属通过特定工艺方法结合在一起的复合材料，兼具两种金属材料的优良性能，如高强度、耐腐蚀、良好的导电性和导热性等。这种材料在航空航天、汽车制造、船舶工业和能源等领域具有广泛的应用前景。
2、双金属复合板在航空航天领域，双金属复合板用于制造高强度、轻量化的结构件，提升飞行器的性能和燃油效率。在汽车制造业中，双金属复合板被用来制造车身和发动机部件，减轻重量，增强耐腐蚀性，提升车辆的安全性和经济性。在船舶工业中，双金属复合板被广泛应用于船体和甲板等部位，以提高耐海水腐蚀性能和结构强度。在能源领域，双金属复合板被用于制造换热器、压力容器等设备，具有优异的耐高温和耐腐蚀性能。
3、双金属复合板因其优异的综合性能，在多个工业领域展现出广阔的应用前景。准确测量其界面剪切强度，对于材料选型和质量控制至关重要。剪切强度是评价双金属复合板界面结合性能的关键指标之一。在实际使用中，双金属复合板常常处于动态载荷条件下，如机械振动、冲击载荷和热循环等。这些动态条件会导致界面产生复杂的应力状态，影响材料的性能和寿命。因此，动态界面剪切强度测试对于评估双金属复合板的实际工作性能具有重要意义。
4、而双金属复合板的界面结合性能直接影响其在实际应用中的表现。然而，现有测试方法和装置的不足，限制了其在实际应用中的效果和可靠性。具体存在以下不足：
5、(1)采用静态剪切测试：传统的静态剪切测试方法主要通过施加恒定的剪切力，测量材料的抗剪切能力。这种方法无法模拟双金属复合板在实际工作中的动态载荷条件，测试结果与实际应用场景存在较大差异，无法全面反映材料的界面结合性能。例如cn217237478u公开了一种复合板剪切试验夹具，其主要应用于金属复合板静态剪切试验，并未对动态剪切做出说明。
6、(2)采用冲击剪切测试：冲击剪切测试通过施加瞬间的冲击力来测试材料的剪切强度。虽然这种方法可以在一定程度上模拟动态载荷，但测试装置复杂、操作困难、测试条件难以控制，导致测试结果的重复性和准确性较差。此外，冲击测试过程中，设备和试样易受损，增加了测试成本。例如cn112229705a的中国发明专利公开了一种船用复合钢板界面剪切强度测试方法，其利用分离式hopkinson压杆进行试验，试验精度难以把控且操作困难。
7、(3)现有装置的局限性：现有剪切强度测试装置多为通用型，难以针对双金属复合板的特性进行优化设计，测试精度和可靠性不足，无法满足高性能材料测试的需求。
8、为了克服现有技术的不足，国内外研究人员和企业进行了大量研究，尝试开发新的测试装置和方法。例如，一些研究提出了通过改进加载装置和传感器精度，提升测试结果的准确性和可靠性。另一些研究则关注于测试环境的优化，如温度、湿度和载荷速率的控制，以更接近实际应用中的工况条件。然而，这些研究多处于实验室阶段，尚未形成成熟的产品，市场上仍缺乏高精度、高可靠性的双金属复合板动态界面剪切强度测试装置。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是解决现有技术不能准确测量金属复合板动态界面剪切强度。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双金属复合板动态界面剪切强度测试装置，包括剪切刀头、调节组件和基座，所述基座上端开设有l形缺口，且缺口所在的横边端面上设置有固定槽和滑槽，所述固定槽设置在靠缺口竖边端，滑槽沿缺口横边长度方向设置，所述剪切刀头为7字形结构，下端滑动设置在滑槽内，且只沿滑槽长度方向滑动，所述调节组件可调节剪切刀头在滑槽内的位置。
3、其中，上述装置中所述滑槽与固定槽垂直设置，且与固定槽中部连通。
4、其中，上述装置中所述剪切刀头断面为t形结构，且下部为燕尾形结构，所述滑槽为燕尾形，剪切刀头下部滑动设置在滑槽内。
5、其中，上述装置中所述滑槽远离固定槽端封口，且封口板上设置有螺纹孔，所述调节组件一端穿过螺纹孔，且穿入端侧壁上设置有外螺纹，使得调节组件与封口板螺纹连接，调节组件的穿入端与剪切刀头转动连接。
6、进一步，上述装置中还包括连接销，所述调节组件伸入端设置有环形凹槽，剪切刀头远离固定槽侧壁上设置有连接孔，调节组件穿入连接孔内，连接销穿设在剪切刀头上且穿入端位于环形凹槽内。
7、其中，上述装置中所述缺口的竖边侧设置有限位槽，且与滑槽正对设置。
8、其中，上述装置中还包括连接块，所述基座下端开设有与剪切刀头移动方向垂直设置的燕尾槽，所述连接块上端为适配的燕尾形连接部，且连接部卡入燕尾槽内。
9、一种双金属复合板动态界面剪切强度测试方法，包括上述任一一种双金属复合板动态界面剪切强度测试装置，其步骤如下：
10、a、组装测试装置，将组装后的测试装置下端与高速设备下连接端固接；
11、b、将制得的l形试样下端置于固定槽内；
12、c、调节剪切刀头，并完成试样对中，再将试样上端与高速设备上夹持端锁紧；
13、d、将高速相机与试样散斑位置进行对焦，采用dic数字图像测试技术测试动态剪切应变；
14、e、调整高速设备测试程序，设置不同的动态拉伸速率，保证高速设备信号与dic图像采集信号同步采集；
15、f、根据上述采集的信号，后处理得到试样动态界面剪切强度、应变数据。
16、其中，上述方法中所述试样下部先喷涂白色底漆，再喷涂黑色散斑，并阴干待用。
17、其中，上述方法中所述试样与基座和剪切刀头的侧壁间距小于0.1mm。
18、本发明的有益效果是：本装置能够在动态条件下进行剪切强度测试，模拟实际使用中的工况环境，使测试结果更具实际参考价值。通过高精度力传感器和位移传感器，确保数据的准确性和可靠性。克服了当前市场上的剪切强度测试装置多为静态测试装置，难以真实反映双金属复合板在动态载荷下的界面结合性能。本技术填补了这一技术空白，具有显著的创新性和先进性。同时测试装置设计合理，操作简便，易于安装和使用，不需要复杂的调整和校准过程。配备的数据处理系统能快速、便捷地分析测试结果，提高了测试效率。不仅可用于新材料的研发，还可应用于现有材料的质量检测和控制。其广泛的应用领域和市场需求保证了长期的经济效益。
技术特征：
1.一种双金属复合板动态界面剪切强度测试装置，其特征在于：包括剪切刀头(2)、调节组件(3)和基座(5)，所述基座(5)上端开设有l形缺口，且缺口所在的横边端面上设置有固定槽(55)和滑槽(52)，所述固定槽(55)设置在靠缺口竖边端，滑槽(52)沿缺口横边长度方向设置，所述剪切刀头(2)为7字形结构，下端滑动设置在滑槽(52)内，且只沿滑槽(52)长度方向滑动，所述调节组件(3)可调节剪切刀头(2)在滑槽(52)内的位置。
2.根据权利要求1所述的一种双金属复合板动态界面剪切强度测试装置，其特征在于：所述滑槽(52)与固定槽(55)垂直设置，且与固定槽(55)中部连通。
3.根据权利要求1所述的权利要求所述的一种双金属复合板动态界面剪切强度测试装置，其特征在于：所述剪切刀头(2)断面为t形结构，且下部为燕尾形结构，所述滑槽(52)为燕尾形，剪切刀头(2)下部滑动设置在滑槽(52)内。
4.根据权利要求1所述的一种双金属复合板动态界面剪切强度测试装置，其特征在于：所述滑槽(52)远离固定槽(55)端封口，且封口板上设置有螺纹孔(53)，所述调节组件(3)一端穿过螺纹孔(53)，且穿入端侧壁上设置有外螺纹(32)，使得调节组件(3)与封口板螺纹连接，调节组件(3)的穿入端与剪切刀头(2)转动连接。
5.根据权利要求4所述的一种双金属复合板动态界面剪切强度测试装置，其特征在于：还包括连接销(21)，所述调节组件(3)伸入端设置有环形凹槽(31)，剪切刀头(2)远离固定槽(55)侧壁上设置有连接孔，调节组件(3)穿入连接孔内，连接销(21)穿设在剪切刀头(2)上且穿入端位于环形凹槽(31)内。
6.根据权利要求1所述的一种双金属复合板动态界面剪切强度测试装置，其特征在于：所述缺口的竖边侧设置有限位槽(54)，且与滑槽(52)正对设置。
7.根据权利要求1所述的一种双金属复合板动态界面剪切强度测试装置，其特征在于：还包括连接块(4)，所述基座(5)下端开设有与剪切刀头(2)移动方向垂直设置的燕尾槽(51)，所述连接块(4)上端为适配的燕尾形连接部(41)，且连接部(41)卡入燕尾槽(51)内。
8.一种双金属复合板动态界面剪切强度测试方法，其特征在于，包括上述权利要求1至7所述的任一一种双金属复合板动态界面剪切强度测试装置，其步骤如下：
9.根据权利要求8所述的一种双金属复合板动态界面剪切强度测试方法，其特征在于：所述试样(1)下部先喷涂白色底漆，再喷涂黑色散斑，并阴干待用。
10.根据权利要求8所述的一种双金属复合板动态界面剪切强度测试方法，其特征在于：所述试样(1)与基座(5)和剪切刀头(2)的侧壁间距小于0.1mm。
技术总结
本发明涉及一种双金属复合板动态界面剪切强度测试装置及方法，属于金属材料测试技术领域。装置包括剪切刀头(2)、调节组件(3)和基座(5)，基座(5)上开有缺口，缺口上设有固定槽(55)和滑槽(52)，剪切刀头(2)为7字形，且滑动设在滑槽(52)内，调节组件(3)可调剪切刀头(2)位置。方法包括步骤：a、组装测试装置；b、将试样(1)置于固定槽(55)内；c、调节剪切刀头(2)，试样(1)锁紧；d、对焦，采数字图像测试技术测试动态剪切应变；e、调整测试完成采集；f、处理数据。本技术结合装置和图像测试技术可直接准确测出动态界面剪切强度。解决现有技术不能准确测量金属复合板动态界面剪切强度的问题。
技术研发人员：郑帮智,刘珂,王亮赟,王飞龙,殷祥英,胡晓
受保护的技术使用者：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23