總匯沖擊實驗的力學知識原理

來源：廣東艾思荔檢測儀器有限公司 2014年03月05日 10:12

  沖擊試驗機（擺錘式和落錘式）：手動沖擊試驗機、半自動沖擊試驗機、全自動沖擊試驗機。

  總匯各類沖擊實驗的力學知識原理。

      一種動態力學性能試驗，主要用來測定沖斷一定形狀的試樣所消耗的功，又叫沖擊韌性試驗。

      根據試樣形狀和破斷方式，沖擊試驗分為彎曲沖擊試驗、扭轉沖擊試驗和拉伸沖擊試驗三種。橫梁式彎曲沖擊試驗法操作簡單，應用廣，其試驗原理見圖1。

      沖擊試驗：沖擊試樣各國常用的彎曲沖擊試樣。中國有關標準規定采用橫梁式試驗法，所用標準試樣以U形缺口試樣和V形缺口試樣為主。

      沖擊試樣所消耗的功，稱為沖擊功Ak。將Ak除以缺口處橫截面積F，則得沖擊韌度ak，單位為J/cm2。ak值沒有明確物理意義，因為沖擊功并非沿著缺口處截面積均勻消耗。因此，ak值不能直接用于設計計算。同一種金屬材料，缺口越尖越深，則塑性變形體積愈小，吸收功也愈小，材料的韌性也就愈低。因此，對于不同尺寸和缺口的試樣，所得結果不能互相換算和比較。

      彎曲沖擊試驗 是20世紀初夏比（G.Charpy）提出的，以后獲得廣泛使用。在工程上主要是用它評定冶金質量和加工工藝質量，以及測定韌性－脆性轉變溫度。如試樣上預制疲勞裂紋，用示波圖或其他方法求出載荷-時間曲線和載荷-位移曲線，還可測得動態開裂發生的斷裂韌度KId和已擴展裂紋停止擴展的斷裂韌度KIA等（見金屬的強化）。

      韌性－脆性轉變是金屬材料隨溫度降低由韌性狀態過渡到脆性狀態致使沖擊韌度急劇降低的現象。金屬材料典型的沖擊功與溫度的關系曲線見圖3。從韌性角度選材，重要的是要知道韌性-脆性轉變溫度Tk（℃）。Tk通常是根據沖擊功（或沖擊韌度）、斷口形貌特征、變形特征與溫度的關系求得。其方法是：①選取一定沖擊功所對應的溫度為Tk；②若用夏比V形缺口試樣，則對應于沖擊功為15英尺-磅（20.34J）的Tk用V15TT表示；③或用斷口面積上出現50%結晶狀斷口時的溫度為Tk，以50%FATT表示；④還有以沖擊功曲線開始上升的溫度來定義Tk，為零塑性轉變溫度，用NDT表示。顯然，Tk因選用標準不同而異，使用Tk時，一定要注意定義Tk的標準。

      其他試驗傳統的彎曲沖擊試樣過小，不能反映實際構件中的應力狀態，所以不能滿足特殊要求。50年代起，先后提出了落錘試驗和動態撕裂試驗等方法，實際上都是使用大型夏比試樣的彎曲沖擊試驗。落錘試驗（DWT）主要用于測定金屬鋼板的NDT，試樣的厚度與實際使用的板厚相同，并且寬度加大。動態撕裂試驗（DT）用來測定動態撕裂功和NDT。

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