动态力校准用Al₂O₃脆性材料断裂特性影响因素及测试方法研究

摘要

针对动态力校准用脆性材料在三点弯曲试验条件下的断裂特性规律复杂、测量方法欠缺等问题，对影响脆性材料断裂特性的各个因素进行了深入分析，并提出一种能够同步测量脆性材料断裂幅值和断裂时间的方法。首先，基于三点弯曲理论分析了材料材质、外形尺寸、支点跨距等参数对脆性材料断裂特性的影响规律；然后，在6组不同的外形尺寸、支点跨距条件下对Al₂O₃脆性材料的断裂特性进行了测试；最后，基于抗弯强度拟合值对Al₂O₃脆性材料断裂幅值进行了预测。试验结果表明，厚度低于5 mm的Al₂O₃脆性材料断裂时产生的阶跃信号有效频带范围不低于5 kHz，可以满足应变式力值测量系统动态校准频带需求；通过实测数据可以拟合得到Al₂O₃脆性材料的抗弯强度为355.42 MPa，基于该拟合值得到的断裂幅值预测结果与实测结果的最大误差不超过7.77%。

关键词

力值计量 / 动态校准 / 脆性材料 / 三点弯曲 / 断裂特性