力学性能测量(冲).ppt

3. 冲击试验
冲击试验是用来量度材料在高速状态下的韧性,,可以用来评价材料抵抗冲击的能力或判断材料脆性或韧性的程度。冲击试验作为一项标准测试已形成规范,被生产部门广泛.
冲击试验也是观察材料断裂现象一个方法,在宽广的温度范围和不同缺口尺寸条件下,对材料的冲击强度进行研究,可以了解它们的断裂特性,特别是对断裂表面形状、能量吸收形式和裂纹增长速度的细微研究,都有助于深入了解材料在冲击载荷下裂纹的发生和发展过程.
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材料的冲击强度与其它极限性能不同,它是指标准试样在破断的单位面积上所需要的能量,而不是通常所指的“断裂应力”.
冲击强度不是材料的基本参数,,又在相同试验条件下测得的冲击强度数据,才具有工程使用意义上的可比性,才能用以确定不同的高分子材料哪些是韧性的,哪些是属于脆性的.
例如,玻璃钢一类的纤维增强塑料,虽然是以脆性形式断裂,但其冲击强度却很高.
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但是材料的冲击性能是很难准确表征的力学参数之一,影响因素复杂,试验的方法也很多。即使是用标准样品和标准试验方法,也只能得出这种特定条件下有相对比较价值的实验结果,很难对某一影响因素作出规律性的评价。
冲击试验方法很多:
例如依据试验温度可分为常温冲击、低温冲击和高温冲击三种;
依据试样的受力状态可分为弯曲冲击(包括简支梁冲击和悬臂梁冲击)、拉伸冲击、扭转冲击和剪切冲击;
依据采用的能量和冲击次数,可分为大能量一次冲击(简称一次冲击试验或落锤冲击试验)和小能量多次冲击试验(简称多次冲击试验)。
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我国常用的是简支梁冲击试验,而美国常用的是悬臂梁冲击试验。但是,无论是简支梁冲击还是悬臂梁冲击,试样都分为无缺口试样和缺口试样。
两者的物理意义:
无缺口冲击强度:反映裂纹引发前的瞬间,试样延性变形所吸收的能量;
缺口冲击强度:反映的是材料瞬间抵抗裂纹扩展的能力。
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最常用的冲击试验方法有悬臂梁( Izod )和简支梁(Charpy ),都是以摆锤冲击试样前后的能量差来计算出冲击强度。实际上这能量差并不是完全消耗在试样的断裂过程中,至少要减去试样被冲断后的飞出功和冲击系统的振动能,这样才可以得到试样的冲击断裂能。
有文献报道,不同材料被冲断后的飞出功大小与材料的断裂性质和断裂过程的不同而存在很大的差别,通常飞出功的大小约占总冲击能的29~83%,所以用以上两种冲击试验方法测出的结果会偏高,只有比较的价值。
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准确测量冲击性能的方法:
解决问题的方法之一是记录冲击断裂过程中,试样承受的冲击载荷随时间的变化,从而计算出断裂过程所吸收的能量,这样一来才可以真实地反映材料的抗冲性能.
数字化冲击试验机能够帮助我们完成这些试验.
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冲击试验方法
简支梁(Charpy) 悬臂梁(Izod)

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无缺口冲击强度αK=A/bh (单位:KJ/m2)
缺口冲击强度αK =A/b(h-a) (单位:KJ/m2)
(标准试样:宽度b=15mm, 厚度h=10mm, 缺口深度a=3mm)
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名词、术语
无缺口试样简支梁冲击强度(Charpy impact strength of unnotched specimens):无缺口试样在冲击负荷作用下,破坏时所吸收的冲击能量与试样的原始横截面积之比,以kJ/m2表示。
缺口试样简支梁冲击强度(Charpy impact strength of notched specimens):缺口试样在冲击负荷作用下,破坏时所吸收的冲击能量与试样缺口处的原始横截面积之比,以kJ/m2表示。
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相对冲击强度(Relative impact strength )