冲击强度impact strength
（1）冲击强度用于评价材料的抗冲击能力或判断材料的脆性和韧性程度，因此冲击强度也称冲击韧性。
（2）冲击强度是试样在冲击破坏过程中所吸收的能量与原始横截面积之比。
（3）冲击强度根据试验设备不同可分为简支梁冲击强度、悬臂梁冲击强度.
(4) 冲击强度的测量标准主要有ISO国际标准（GB参照ISO）及美国材料ATSM 标准，GB为1943-2007为最新标准，ATSM 标准为D-256标准，具体区分如下：GB: 是试件在一次冲击实验时，单位横截面积（m2）上所消耗的冲击功（J），其单位为MJ/m2。
ATSM:它反映了材料抵抗裂纹扩展和抗脆断的能力,单位宽度所消耗的功，单位为J/m。
(5)设备区分：
悬臂梁冲击方向中间有撞针，简支梁冲击方向垂直面有凹块，正面形状为一凹形摆锤。
(6)缺口区分：
缺口一般分为四种，有V型口和U型口两种，每种根据简短圆弧半径又分为两种。
(7)样条区分：
GB：一般为80*10mm 样条以及63.5*10mm 样条缺口为2mm，也有
63.8*12.7mm样条
ATSM:一般为63.5*12.7mm 缺口剩余宽度为10.16mm （国内有用80*10样条）
(8)测试公式：
GB: a=W / (h*d) 单位KJ/m ATSM: a= W /d 单位：J/m
a:冲击强度
W :冲击损失能量
h：缺口剩余宽度
d：样条厚度
因此，GB与ATSM之间不可以等同测量，但从测量公式可总结经验公式：GB 数值*10.16或8（错误样条）=ATSM数值，也可以由实际测量来总结比值。
冲击韧性实验大纲
1．用摆锤冲击试验机，冲击简支梁受载条件下的低碳钢和铸铁试样，确定一次冲击负载作用下折断时的冲击韧性α
ku
2．通过分析计算，观察断口，比较上述两种材料抵抗冲击载荷的能力冲击韧性实验指导书
衡量材料抗冲击能力的指标用冲击韧度来表示。冲击韧度是通过冲击实验来测定的。这
种实验在一次冲击载荷作用下显示试件缺口处的力学特性(韧性或脆性)。虽然试验中测定的冲击吸收功或冲击韧度,不能直接用于工程计算，但它可以作为判断材料脆化趋势的一个定性指标,还可作为检验材质热处理工艺的一个重要手段.这是因为它对材料的品质、宏观缺陷、显微组织十分敏感，而这点恰是静载实验所无法揭示的。
一﹑冲击实验的类型及名称
测定冲击韧度的试验方法有多种。国际上大多数国家所使用的常规试验为简支梁式的冲击弯曲试验。在室温下进行的实验一般采用GB/T229-1994标准《金属夏比冲击试验方法》，另外还有“低温夏比冲击实验”，“ 高温夏比冲击实验”。
由于冲击实验受到多种内在和外界因素的影响。要想正确反映材料的冲击特性，必须使用冲击实验方法和设备标准化、规范化，为此我国制定了金属材料冲击实验的一系列国家标准（例如GB2106、GB229-84、GB4158-84、GB4159-84）。本次实验介绍“金属夏比冲击实验”（即GB/T229-1994）测定冲击韧度。
二﹑实验目的
测定低碳钢和铸铁两种材料的冲击韧度，观察破坏情况，并进行比较。
三﹑实验设备
1. 冲击试验机
2. 游标卡尺
图2-26 冲击试验机结构图
四﹑试样的制备
若冲击试样的类型和尺寸不同，则得出的实验结果不能直接比较和换算。本次试验采用U 型缺口冲击试样。其尺寸及偏差应根据GB/T229-1994规定，见图2-27。加工缺口试样时，应严格控制其形状﹑尺寸精度以及表面粗糙度。试样缺口底部应光滑﹑无与缺口轴线平行的明显划痕。
图2-27 冲击试样
五﹑实验原理
冲击试验利用的是能量守恒原理，即冲击试样消耗的能量是摆锤试验前后的势能差。试验时，把试样放在图2－28的B处，将摆锤举至高度为H的A处自由落下，
冲断试样即可。
摆锤在A处所具有的势能为：
E=GH=GL(1-cosα) (2-12)
冲断试样后，摆锤在C处所具有的势能为：
E1=Gh=GL(1-cosβ)。(2-13)
势能之差E-E1,即为冲断试样所消耗的冲击功A K:
A K=E-E1=GL(cosβ-cosα) (2-14)
式中，G为摆锤重力（N）；L为摆长（摆轴到摆锤重心的距离）（mm）；α为冲断试样前摆锤扬起的最大角度；β为冲断试样后摆锤扬起的最大角度。
图2-28 冲击试验原理图
六﹑实验步骤
1.测量试样的几何尺寸及缺口处的横截面尺寸。
2.根据估计材料冲击韧性来选择试验机的摆锤和表盘。
3.安装试样。如图2－29所示。
图2－29 冲击实验示意图
4.进行试验。将摆锤举起到高度为H处并锁住，然后释放摆锤，冲断试样后，待摆锤扬起
到最大高度，再回落时，立即刹车，使摆锤停住。
5.记录表盘上所示的冲击功A KU值.取下试样，观察断口。试验完毕，将试验机复原。
6. 冲击试验要特别注意人身的安全。
七﹑实验结果处理
1.计算冲击韧性值αKU.
αKU =0S A KU (J/cm 2) (2-15) 式中,A KU 为U 型缺口试样的冲击吸收功(J); S 0为试样缺口处断面面积(cm 2)。 冲击韧性值αKU 是反映材料抵抗冲击载荷的综合性能指标，它随着试样的绝对尺寸﹑缺口形状﹑试验温度等的变化而不同。
2.比较分析两种材料的抵抗冲击时所吸收的功。观察破坏断口形貌特征。
冲击韧性测定试验报告 一、 实验目的 1. 掌握冲击试验机的结构及工作原理 2. 掌握测定试样冲击性能的方法 二﹑实验内容 测定低碳钢和铸铁两种材料的冲击韧度，观察破坏情况，并进行比较。 三﹑实验设备 3. 冲击试验机 4. 游标卡尺 图1-1冲击试验机结构图 四﹑试样的制备 若冲击试样的类型和尺寸不同，则得出的实验结果不能直接比较和换算。本次试验采用U 型缺口冲击试样。其尺寸及偏差应根据GB/T229-1994规定，见图1-2。加工缺口试样时，应严格控制其形状﹑尺寸精度以及表面粗糙度。试样缺口底部应光滑﹑无与缺口轴线平行的明显划痕。 图1-2 冲击试样 五﹑实验原理 冲击试验利用的是能量守恒原理，即冲击试样消耗的能量是摆锤试验前后的势能差。试验时，把试样放在图1－2的B 处，将摆锤举至高度为H 的A 处自由落下， 冲断试样即可。 摆锤在A 处所具有的势能为： E=GH=GL(1-cos α) (1-1) 冲断试样后，摆锤在C 处所具有的势能为： E 1=Gh=GL(1-cos β)。 (1-2) 势能之差E-E 1,即为冲断试样所消耗的冲击功A K :
A K=E-E1=GL(cosβ-cosα) (1-3) 式中，G为摆锤重力（N）；L为摆长（摆轴到摆锤重心的距离）（mm）；α为冲断试样前摆锤扬起的最大角度；β为冲断试样后摆锤扬起的最大角度。 h L G H 图1-3冲击试验原理图 六﹑实验步骤 1.测量试样的几何尺寸及缺口处的横截面尺寸。 2.根据估计材料冲击韧性来选择试验机的摆锤和表盘。 3.安装试样。如图1－4所示。 图1-4冲击试验示意图 4.进行试验。将摆锤举起到高度为H处并锁住，然后释放摆锤，冲断试样后，待摆锤扬起 到最大高度，再回落时，立即刹车，使摆锤停住。 5.记录表盘上所示的冲击功A KU值.取下试样，观察断口。试验完毕，将试验机复原。 6. 冲击试验要特别注意人身的安全。 七﹑实验结果处理 1.计算冲击韧性值αKU. αKU =0 S A KU (J/cm2) (1-4)式中,A KU为U型缺口试样的冲击吸收功(J); S0为试样缺口处断面面积(cm2)。
冲击韧性低值分析 1 冲击韧性 1.1 冲击载荷 冲击载荷是指一个一定质量的物体以一定的速度冲击试样所施加的载荷。目的是实现高速加载，在极短的时间内将载荷加至特定的数值。加载速度的增高将引起金属塑性行为和断裂行为的改变。在金属材料的研究领域中，通常用材料的应变速率来描述加载的速度。 各种加载方式相对应的应变速率 应变速率（s-1）加载方式 10-8~10-5恒载荷蠕变 10-5~10-1静态拉伸 10-1~102动态拉伸或压缩 102~104机械冲击 104~108爆炸冲击 冲击加载时，金属塑性变形的应变率增长落后与载荷速率的增长。而且塑性变形来不及快速传播，应变不是均匀的分布在金属整个体积内。在高的应变速率下，材料的屈服强度增大。甚至，当应变速率足够高时，可能在尚无明显的塑性变形之前就发生脆性断裂。 1.2 冲击试样的断裂过程 冲击试样在冲击载荷下的变形和断裂包括弹性变形、塑性变形、裂纹的形成和裂纹的扩展几个阶段。 由于缺口的存在，塑性变形只局限在缺口附近的区域。缺口越深越尖锐，参与塑性变形的体积越小。
2 韧性的影响因素 2.1 化学成分 低合金高强度与其他微合金钢一样，都是在传统C-Mn钢的基础上进行合金设计，加入微量的Nb、V、Ti或少量的Mo、Ni、Cr、Cu等元素，组成不同强度等级的钢种。 1、C 碳是提高管线钢强度最传统、最经济的元素，同时也是影响焊接性能最敏感的元素。随着碳含量的增加，钢的冲击韧性明显下降，偏析加剧，抗HIC和SSC 的能力也下降，因此，提高管线钢的韧性，最根本的途径是降低碳含量。管线钢的发展方向是逐步趋向低碳和超低碳的，含碳量从最初的大于0.1%逐步降低，现在最低可达到0.01%。低的碳含量利于提高管线钢的塑性、韧性、和减小偏析，易于焊接，但是为弥补由此带来的强度损失就必须添加其他合金元素，通过微合金化及新的机械热处理技术实现多种强化机制来提高钢的强度。 2、Mn Mn具有较强的固溶强化作用，对于管线钢的强度提高有很大贡献；其还可降低γ-α相变温度，可以细化铁素体晶粒；适量的Mn可提高韧性，降低钢的韧脆转变温度；在冶炼中Mn能够起到脱硫作用，可以防止热裂。因此，低C高Mn是现代管线钢合金设计的基本理念。但是，Mn含量过大会导致控轧钢板的中心偏析严重，造成材料各项力学性能差异严重，并会导致管线钢抗HIC下降。根据管线钢板厚和强度的不同要求，钢中Mn的质量分数一般为1.2%—2.0%。强度级别不同的管线钢含Mn量有一定的差异，X70的含Mn量低于X80和X100。为了阻止Mn的过分偏析，X80和X100中Mn含量增加的同时其他合金元素也相应增加。 3、P、S 硫和磷是钢中不可避免的杂质元素，含量需要严格控制，二者含量的增加均会使材料对裂纹的抵抗力明显减小，降低材料的冲击韧性。S常以条状硫化物的形态存在，它破坏了钢的连续性，显著降低钢的横向延展性和韧性；而且容易在钢的轧制方向产生氢致裂纹，因此要减少条状硫化物的数量或改变其形态。P是一种极易偏析的元素，P元素在轧制时的偏析倾向很大，它主要恶化管线钢的抗氢致裂纹能力和抗应力腐蚀能力，同时升高管线钢的韧脆转变温度，使管线钢发生冷脆的趋势加大，增加了安全隐患。 4、B 在微合金高强度钢中加入少量的硼元素，可以降低碳当量和提高焊接性。B 含量在0.001%时就可使钢的显微组织全部转变为贝氏体，过量的硼显然可以较
材料的冲击韧性 一、冲击韧性的定义 冲击韧性：当试验机的重摆从一定高度自由落下时，在试样中间开V型缺口，试样吸收的能量等于重摆所作的功W。若试件在缺口处的最小横截面积为A，则冲击韧性αk为： 式中αk的单位为J/cm2 。 冲击实验有两种：V型和U型，一般情况下V 型冲击功测的数据小于U 型的冲击功值。 钢材的冲击韧性越大,钢材抵抗冲击荷载的能力越强。αk值与试验温度有关。有些材料在常温时冲击韧性并不低，破坏时呈现韧性破坏特征。但当试验温度低于某值时，αk突然大幅度下降，材料无明显塑性变形而发生脆性断裂，这种性质称为钢材的冷脆性 冲击韧性是一个对材料组织结构相当敏感的量,所以提高材料的冲击韧性的途径有:改变材料的成分,如加入钒,钛,铝,氮等元素,通过细化晶粒来提高其韧性,尤其是低温韧性;提高材料的冶金质量,减少偏析,夹渣等。 二、缺口冲击试验的应用 缺口冲击韧性试验的应用，主要表现在两方面： 1．用于控制材料的冶金质量和铸造，锻造，焊接及热处理等热加工工艺的质量。
2．用来评定材料的冷脆倾向。而评定脆断倾向的标准常常是和材料的具体服役条件相联系的。在这种情况下所提出的材料冲击韧性值要求，虽然不是一个直接的服役性能，但应理解为和具体服役条件有关的性能指标。 材料因温度的降低导致冲击韧性的急剧下降并引起脆性破坏的现象叫作冷脆。可将材料的冷脆倾向归结为3种类型，如图2-15所示。 三．冷脆转化温度的评定 工程上希望确定一个材料的冷脆转化温度，在此温度以上只要名义应力还处于弹性范围，材料就不会发生脆性 破坏。在冷脆转化温度的确定标准 一旦建立之后，实际上是按照冷脆 转化温度的高低来选择材料。例如， 有两种材料A和B，在室温以上A 的冲击韧性高于B，但当温度降低 时，A的冲击韧性就急剧下降了，如 按冷脆转化温度来选择材料时应选 材料B，见图2-16。
实验十六 高分子材料冲击强度的测定 抗冲强度（冲击强度）是材料突然受到冲击而断裂时，每单位横截面上材料可吸收的能量的量度。它反映材料抗冲击作用的能力，是一个衡量材料韧性的指标。冲击强度小，材料较脆。 一、目的要求 1． 掌握XCJ-50型冲击试验机的使用。 2． 测定聚丙烯、聚氯乙烯型材的冲击强度。 二、实验原理 国内对塑料冲击强度的测定一般采用简支梁式摆锤冲击实验机进行。试样可分为无缺口和有缺口两种。有缺口的抗冲击测定是模拟材料在恶劣环境下受冲击的情况。 冲击实验时，摆锤从垂直位置挂于机架扬臂上，把扬臂提升一扬角α，摆锤就获得了一定的位能。释放摆锤，让其自由落下，将放于支架上的样条冲断，向反向回升时，推动指针，从刻度盘读数读出冲断试样所消耗的功A ，就可计算出冲击强度： A bd σ= （公斤?厘米/厘米2） b 、d 分别为试样宽及厚，对有缺口试样，d 为除去缺口部分所余的厚度。从刻度盘上读出的数值，是冲击试样所消耗的功，这里面也包括了样品的"飞出功"，以关系式表示为： ()()2 1 1cos 1cos 2W L W L A A A m V αβαβ-=-++++ W 为摆锤重，L 为摆锤摆长，α、β分别为摆锤冲击前后的扬角；A 为冲击试样所耗功；A α、A β分别为摆锤在α、β角度内克服空气阻力所消耗的功；2 12m V 为“飞出功”，一般认为后三项可以忽略不计，因而可以简写成： ()cos cos A WL βα=- 对于一固定仪器，α、W 、L 均为已知，因而可据β大小，绘制出读数盘，直接读出冲击试样所耗功。实际上，飞出功部分因试样情况不同，试验仪器情况不同而有较大差别，有时甚至占读数A 的50％。脆性材料，飞出功往往很大，厚样品的飞出功亦比薄样大。因而测试情况不同时，数值往往难以定量比较，只适宜同一材料，同一测定条件下的比较。 试样断裂所吸收的能量部分，表面上似乎是面积现象，实际上它涉及到参加吸收冲击能的体积有多大，是一种体积现象。若某种材料在某一负荷下（屈服强度）产生链段运动，因而使参与承受外力的链段数增加，即参加吸收冲击能的体积增加，
冲击韧性测定试验报告 一、 实验目的 1. 掌握冲击试验机的结构及工作原理 2. 掌握测定试样冲击性能的方法 二﹑实验内容 测定低碳钢和铸铁两种材料的冲击韧度，观察破坏情况，并进行比较。 三﹑实验设备 3. 冲击试验机 4. 游标卡尺 图1-1冲击试验机结构图 四﹑试样的制备 若冲击试样的类型和尺寸不同，则得出的实验结果不能直接比较和换算。本次试验采用U 型缺口冲击试样。其尺寸及偏差应根据GB/T229-1994规定，见图1-2。加工缺口试样时，应严格控制其形状﹑尺寸精度以及表面粗糙度。试样缺口底部应光滑﹑无与缺口轴线平行的明显划痕。 图1-2 冲击试样 五﹑实验原理 冲击试验利用的是能量守恒原理，即冲击试样消耗的能量是摆锤试验前后的势能差。试验时，把试样放在图1－2的B 处，将摆锤举至高度为H 的A 处自由落下， 冲断试样即可。 摆锤在A 处所具有的势能为： E=GH=GL(1-cos α) (1-1) 冲断试样后，摆锤在C 处所具有的势能为： E 1=Gh=GL(1-cos β)。 (1-2)
势能之差E-E 1,即为冲断试样所消耗的冲击功A K : A K =E-E 1=GL(cos β-cos α) (1-3) 式中，G 为摆锤重力（N ）；L 为摆长（摆轴到摆锤重心的距离）（mm ）；α为冲断试样前摆锤扬起的最大角度；β为冲断试样后摆锤扬起的最大角度。 图1-3冲击试验原理图 六﹑实验步骤 1. 测量试样的几何尺寸及缺口处的横截面尺寸。 2. 根据估计材料冲击韧性来选择试验机的摆锤和表盘。 3. 安装试样。如图1－4所示。 图1-4冲击试验示意图 4. 进行试验。将摆锤举起到高度为H 处并锁住，然后释放摆锤，冲断试样后，待摆锤扬起 到最大高度，再回落时，立即刹车，使摆锤停住。 5. 记录表盘上所示的冲击功A KU 值.取下试样，观察断口。试验完毕，将试验机复原。 6. 冲击试验要特别注意人身的安全。 七﹑实验结果处理 1.计算冲击韧性值αKU . αKU =0S A KU (J/cm 2) (1-4)
冲击试验 一、金属夏比冲击试验 金属材料在使用过程中除要求有足够的强度和塑性外，还要求有足够的韧性。所谓韧性，就是材料在弹性变形、塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性好的材料在服役条件下不至于突然发生脆性断裂，从而使安全得到保证。 韧性可分为静力韧性、冲击韧性和断裂韧性，其中评价冲击韧性（即在冲击载荷下材料塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力）的实验方法，按其服役工况有简直梁下的冲击弯曲试验（夏比冲击试验）、悬臂梁下的冲击弯曲试验（艾尔冲击试验）以及冲击拉伸试验。夏比冲击试验是由法国工程师夏比（Charpy）建立起来的，虽然试验中测定的冲击吸收功Ak值缺乏明确的物理意义，不能作为表征金属制作实际抵抗冲击载荷能力的韧性判据，但因其试样加工简便、试验时间短，试验数据对材料组织结构、冶金缺陷等敏感而成为评价金属材料冲击韧性应用最广泛的一种传统力学性能试验。 夏比冲击试验的主要用途如下： （1）评价材料对大能量一次冲击载荷下破坏的缺口敏感性。零部件截面的急剧变化从广义上都可视作缺口，缺口造成应力应变集中，使材料的应力状态变硬，承受冲击能量的能力变差。由于不同材料对缺口的敏感程度不同，用拉伸试验中测定的强度和塑性指标往往不能评定材料对缺口是否敏感，因此，设计选材或研制新材料时，往往提出冲击韧性指标。 （2）检查和控制材料的冶金质量和热加工质量。通过测量冲击吸收功和对冲击试样进行断口分析，可揭示材料的夹渣、偏析、白点、裂纹以及非金属夹杂物超标等冶金缺陷；检查过热、过烧、回火脆性等锻造、焊接、热处理等热加工缺陷。 （3）评定材料在高、低温条件下的韧脆转变特性。 用系列冲击试验可测定材料的韧脆转变温度，供选材时参考，使材料不在冷脆状态下工作，保证安全。而高温冲击试验是用来评定材料在某些温度范围如蓝脆、重结晶等条件下的韧性特性。 按试验温度可分为高温、低温和常温冲击试验，按试样的缺口类型可分为V 型和U型两种冲击试验。现行国家标准GB/T229-1994《金属夏比缺口冲击试验
实验五聚合物材料冲击强度的测定 一、实验目的 1. 了解高分子材料的冲击性能； 2. 理解摆锤式抗冲击强度试验机的原理； 3. 掌握冲击强度的测试方法； 二、实验原理 冲击强度是衡量材料韧性的一种强度指标，表征材料抵抗冲击载荷破坏的能力。通常定义为试样受冲击载荷而折断时单位面所吸收的能量。 ()=/K A bh α 式中，K α为冲击强度；单位为J/cm 2；A 为冲断试样所消耗的功；b 为试样宽度；h 为试样厚度。冲击强度的测试方法很多，应用较广的有以下三种： （1）摆锤式冲击试验； （2）落球法冲击试验； （3）高速拉伸试验。 本实验采用摆锤式冲击试验法。摆锤冲击试验，是将标准试样放在冲击机规定的位置上，然后让重锤自由落下冲击试样，测量摆锤冲断试样所消耗的功，根据上述公式计算试样的冲击强度。摆锤冲击试验机的基本构造有3部分：机架部分、摆锤冲击部分和指示系统部分。根据试样的按放方式，摆锤式冲击试验又分为简支梁型(Charpy 法)和悬臂梁型。前者试样两端固定，摆锤冲击试样的中部；后者试样一端固定，摆锤冲击自由端。如图1所示。 图1摆锤冲击试验中试样的安放方式 试样可采用带缺口和无缺口两种。采用带缺口试样的目的是使缺口处试样的截面积大为减小，受冲击时，试样断裂一定发生在这一薄弱处，所有的冲击能量都能在这局部的地方被吸收，从而提高试验的准确性。 测定时的温度对冲击强度有很大影响。温度越高，分子链运动的松弛过程进行越
快，冲击强度越高。相反，当温度低于脆化温度时，几乎所有的塑料都会失去抗冲击的能力。当然，结构不同的各种聚合物，其冲击强度对温度的依赖性也各不相同。湿度对有些塑料的冲击强度也有很大影响。如尼龙类塑料，特别是尼龙6、尼龙66等在湿度较大时，其冲击强度更主要表现为韧性的大大增加，在绝干状态下几乎完全丧失冲击韧性。这是因为水分在尼龙中起着增塑剂和润滑剂的作用。 试样尺寸和缺口的大小和形状对测试结果也有影响。用同—种配方，同一种成型条件而厚度不同的塑料作冲击试验时，会发现不同厚度的试样在同一跨度上作冲击试验，以及相同厚度在不同跨度上试验，其所得的冲击强度均不相同，且都不能进行比较和换算。而只有用相同厚度的试样在同一跨度上试验，其结果才能相互比较，因此在标准试验方法中规定了材料的厚度和跨度。缺口半径越小，即缺口越尖锐，则应力越易集中，冲击强度就越低。因此，同一种试样，加工的缺口尺寸和形状不同，所测得冲击强度数据也不——样。这在比较强度数据时应该注意。 三、实验仪器和材料 1、试验机 试验机为摆锤式（悬臂梁），并由摆锤、试样支座、能量指示机构和机体等主要构件组成。能指示试样破坏过程中所吸收的冲击能量。 2、摆体 摆体是试验机的核心部分，它包括旋转轴、摆杆、摆锤和冲击刀刃等部件。旋转轴心到摆锤打击中心的距离与旋转轴心至试样中心距离应一致。两者之差不应超过后者的±1%。冲击刀刃规定夹角为30士1o。端部圆弧半径为2.0士0.5 mm。摆锤下摆时，刀刃通过两支座问的中央偏差不得超过士0.2 mm，刀刃应与试样的冲击面接触。接触线应与试样长轴线相垂直，偏差不超过士2o。 3、试样支座 为两块安装牢固的支撑块，能使试样成水平，其偏差在1/20以内。在冲击瞬间应能使试样打击面平行于摆锤冲击刀刃，其偏差在1/200以内。支撑刃前角为 5o，后角为10士1o，端部圆弧半径为1mm。 4、能量指示机构 能量指示机构包括指示度盘和指针。应对能量度盘的摩擦、风阻损失和示值误差做准确的校正。 5、机体 机体为刚性良好的金属框架，并牢固地固定在质量至少为所用最重摆锤质量40倍的基础上。本试验采用带缺口试样。试样表面应平整、无气泡、裂纹、分 层和明显杂质。试样缺口处应无毛刺。
材料的冲击试验 实验内容及目的 1、测定低碳钢、铸铁和中碳钢的冲击性能指标；冲击韧度a k 2、比较低碳钢与铸铁的冲击性能指标和破坏情况 3、掌握冲击实验方法及冲击试验机的使用 实验材料和设备 低碳钢、中碳钢、铸铁、冲击试验机、游标卡尺 试样的制备 按照国家标准GB/T229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法》，金属冲击试验所采用的标准冲击试样为并开有或深的形缺口的冲击试样（图1）以及张角深的形缺口冲击试样（图2）。如不能制成标准试样，则可采用宽度为或等小尺寸试样，其它尺寸与相应缺口的标准试样相同，缺口应开在试样的窄面上。冲击试样的底部应光滑，试样的公差、表面粗糙度等加工技术要求参见国家标准GB/T229—1994。 （a）（b）图1 夏比U形冲击试样 （a）深度为mm 2；（ b）深度为mm 5 图2 夏比V形冲击试样
实验原理 实验室将试样放在试验机支座上，缺口位于冲击相背方向，并使缺口位于支座中间，然后将具有一定重量的摆锤举至一定的高度H1，使其获得一定的位能mgH1，释放摆锤冲断试样，摆锤的剩余能量为mgH2，则摆锤冲断试样失去的势能为mgH1-mgH2。如果忽略空气阻力等各种能量损失，则冲断试样所消耗的能量（即试样的冲击吸收功）为: A k=mg(H1-H2)。 A k的具体数值可直接从冲击试验机的表盘上读出，其单位为J，将冲击吸收功A k除以试样缺口底部的横截面积SN（cm2），即可得到试样的冲击韧性值a k。 （a）(b) 图3 冲击实验的原理图 （a）冲击试验机的结构图（b）冲击试样与支座的安放图 实验过程 1、了解冲击试验机的操作规程和注意事项。 2、测量试样的尺寸 3、按“取摆”按钮，摆锤抬起到最高处，并销住摆锤，同时将试样安放好 4、按“退销”按钮，安全销撤掉。 5、按“冲击”按钮，摆锤下落冲击试样。 6、记录冲断试样所需要的能量，取出被冲断的试样。 实验数据的记录与计算 （1）数据记录与结果
碳钢、低合金钢 背景 VIII-1卷在87A之前对于碳钢、低合金钢用于设计温度在-20?F（-29?C）以上的容器可不做冲击试验。 尽管运行记录表明按规范建造的容器是非常安全的，但脆性破坏越来越引起重视。曾经发生过的少数脆性破坏大都发生在水压试验过程中。 现有的缺口韧性法则是以线性弹性断裂力学（LEFM）理论为基础，并根据材料的试验结果建立的，同时，也广泛考虑了好的经验、以及压力容器工业里脆性破坏的低发生率。 冲击性能 材料的缺口韧性与以下因素有关： 温度 厚度 应力 UG-20（b）最低金属设计壁温（MDMT）- 容器运行过程中的最低温度。 MDMT –必须与相应的MAWP一起标在容器的铭牌上。 冲击试验法则的主要特点是，使用一组冲击试验免除曲线，该曲线按MDMT对应于元件的厚度将常用的钢材分成了四个组。 冲击免除曲线是依据钢材的韧性在一定的温度区域内呈现急剧变化这一特性建立的。 对于给定的材料，如果MDMT在曲线上或在曲线的上方，则用冲击试验来证实材料的韧性是没有必要的。 冲击试验 如果要求进行冲击试验，UG-84规定了应该使用的程序。应该假设要求进行冲击试验，除非在Subsection A或C中找到了可以免除的依据。UG-84接着提到，试验的程序和设备应符合SA-370的要求。 冲击试验要求 对于碳钢低合金钢材料，应首先假定要做冲击试验，然后再来确定是否可以免除。U G-20(f) 免除冲击条款 如果满足以下条件，P-1Group 1或2的材料的冲击试验可以免除。 材料的控制厚度：
≤1/2” (12.7) 对于Fig. UCS-66曲线A的材料； ≤1”(25.4) 对于Fig. UCS-66曲线B、C或D的材料。 整台容器按UG-99(b)、(c)或(k)进行水压试验。 设计温度不低与-20?F（-29?C），不高于650?F（343?C）。由于季节性温度变化引起的操作温度偶然低于-20?F（-29?C）是允许的。 热、冲击或循环载荷不是设计的关键因素。（见UG-22） UCS-66材料 除非另有条款给予免除，对于最低设计金属壁温和厚度的交点落于代表材料的曲线下方，必须进行冲击试验。如果温度-厚度的交点落于曲线上或上方，对母材可不必做冲击试验。 壳体、管接头、人孔接管、开孔补强板、法兰、管板、平封头板、焊缝衬垫、与容器构成结构整体并与受压件相焊的装接件，都应分别判断是否要进行冲击试验。 Fig. UCS-66 根据材料的牌号，如果最低金属设计壁温和厚度的交点落于Fig. UCS-66相应曲线的上方，可免做冲击试验。图中使用的厚度按UCS-66(a)(1~3)的定义来确定。UCS-66(a) UCS-66(a)定义的厚度有以下4种类型： - 铸件； - 除铸件外，其它用对接焊缝连接的材料； - 除铸件外，其它用角接焊缝连接的材料； - 除铸件外，其它非焊接件，如，螺栓连接的平封盖。 UCS-66(a) 不管什么材料，对于以下情况，必须进行冲击试验： - 如果焊缝处的控制厚度大于4 in（100），并且MDMT<120?F（48?C），必须进行冲击试验； - 控制厚度超过6 in（152），用螺栓连接的元件，如果MDMT<120?F（48?C）必须进行冲击试验。 UCS-66(b), 降低温度 UCS-66(b)允许使用Fig. UCS-66.1进一步降低由Fig. UCS-66确定的最低金属设计壁温。 另外，UCS-66(b)还对使用Fig. UCS-66.1提出了2条限制： - 最低金属设计壁温不能低于-55?F（-48?C），除非实际拉应力与许用应力的比值小于0.35，在这种情况下，可不进行冲击试验，且-55?F（-48?C）的限制不适用；
《钢材质量检验》单元教学设计一、教案头
二、教学过程设计
三、讲义 1.材料的韧性 韧性是指金属材料受冲击力的作用下，抵抗破坏的能力。 大部分金属在使用过程中，不仅受到静态力的作用，还受到快速形成的冲击力的作用。例如，火车车轮对铁轨的冲击，海水对轮船的冲击，压力容器受到的冲击。由于冲击力加载的速度非常快，金属受冲击时，应力分布和变形不均匀，极易发生断裂。因此，对承受冲击力的零件或工具来说，仅有强度指标是不够的，还要有足够的抵抗冲击负荷的能力，即韧性。 金属材料冲击韧性的评价采用冲击试验来完成。我国1994年颁布了金属韧性的测试标准 GB/T229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法》。 2.冲击试验 （1）冲击试验原理 将标准试样置于冲击试验机的支座上，然后释放具有一定重力势能的重锤，重锤在下降过程中的快速冲击力作用下，将试样一次性冲断。测试试样在折断过程中的吸收功A k（能量差值）。 冲击功A k的测定原理是能量守恒原理，即摆锤在最高处静止时有一定的重力势能，将试样冲断后继续向前上升到最大位置处有一定的重力势能，二者的能量差即为试样在折断过程中的吸收功A k。冲击功可在试验机表盘上直接读出。 通常，金属的冲击功A k数值越大，其抵抗冲击破坏的能力就越强。有时候为了便于比较，不仅要测试试样的冲击功A k，还要将冲击功换算成冲击韧性。冲击韧性规定为单位面积上所受到的冲击力，即：a k = A k/S0 式中 A k——冲击功； S0——试样在冲击缺口处的横截面积。
（2）冲击试样 冲击功A k的大小受试样形状的影响较大。GB/T229—1994中规定可以采用以下两种缺口试样，即U型缺口试样和V型缺口试样。样坯切取应参照GB2975标准中的规定，式样的加工制造应符合下表中的规定。 3. 冲击试验注意事项 （1）室温冲击试验应在23士5℃下进行,有温度要求的试验应在规定温度士2℃下进行。 （2）试验机一般在摆锤最大能量的10%～90%范围内使用。打击速度：5.0～5.5m/s。 （3）试验前应检查摆锤空打时被动指针回零差不超过最小分度值的四分之一。 （4）试样应紧贴支座放置，缺口对称面与两支座对称面偏差不应大于0.5mm。 （5）数值修约：至少保留2位有效数字，大于100J的取3位。 4.冲击功和冲击试验在工程上的应用 作为韧性指标，为设计的选材和研制新型材料提供理论依据；检查和控制冶金产品的质量；监
金属常温冲击韧性试验作业指导书 1目的 为完成金属常温冲击韧性试验工作，实现程序化作业，保证试验人员的操作安全， 特制定此作业指导书。 2适用范围 本工作程序适用于所有接受委托的金属常温冲击韧性试验。 3编制依据 3.1GB/T229-1994《金属夏比缺口冲击试验方法》。 3.2GB/T24001-2004《环境管理体系规范及使用指南》 3.3GB/T28001-2001《职业安全健康管理体系审核规范》 4作业准备 4.1检验人员：从事冲击韧性试验的人员必须取得有关部门颁发的并与其相适应的资格 证书，资格证书必须在有效期内。 4.2冲击试验机必须经过校验并在有效期内。 4.3试样 4.3.1试样采用“V”型槽试样。 4.3.2冲击样坯的切取应按产品标准或GB/T229-1994的规定执行。 4.3.3试样的制备应避免由于加工硬化或过热而影响金属的冲击性能。 4.3.4标准缺口冲击试样的形状及尺寸详见附图所示。 4.3.5试样缺口底部应光滑。 4.3.6如不能制备标准试样，可采用宽度7.5mm或5mm等小尺寸试样，试样的其它尺寸及 公差与相应缺口的标准试样相同。缺口应开在试样的窄面上。 4.3.7试样标记的位置不应影响试样的支承和定位，并且应尽量远离缺口。
5作业条件 5.1试验设备及仪器 5.1冲击试验机的标准打击能量为300J（±10J）和150J（±10J），打击瞬间摆锤的冲 击速度应为5.0～5.5m/s。 5.2试验机的试样支座及摆锤刀刃尺寸在符合标准的要求。 6试验方法 6.1室温冲击试验在10～35℃进行。 6.2冲击试验机一般在摆锤最大能量的10%～90%范围内使用。 6.3试验前应检查摆锤空打时被动指针的回零差；回零差不应超过最小分度值的四分之 一。 6.4检查试样尺寸的量具最小分度值应不大于0.02mm。 6.5试样应紧贴支座放置，并使试样缺口的背面朝向摆锤的刀刃。试样缺口对称面应位 于两支座对称面上，其偏差不应大于0.5mm。 6.6冲击吸收功至少应保留两位有效数字。 6.7由于试验机打击能量不足使试样未完全折断时，应在试验数据之前加大于符号“>”， 其它情况则应注明“未折断”。 6.8试验后试样断口有肉眼可见裂纹或缺陷时，应在试验报告中注明。 6.9试验中如有下列情况之一时，试验结果无效。 6.9.1误操作。 6.9.2试样打断时有卡锤现象。 7试验报告 试验报告应包括如下内容： 7.1标准号 7.2试验材料种类及标志
冲击强度impact strength （1）冲击强度用于评价材料的抗冲击能力或判断材料的脆性和韧性程度，因此冲击强度也称冲击韧性。 （2）冲击强度是试样在冲击破坏过程中所吸收的能量与原始横截面积之比。 （3）冲击强度根据试验设备不同可分为简支梁冲击强度、悬臂梁冲击强度. (4) 冲击强度的测量标准主要有ISO国际标准（GB参照ISO）及美国材料ATSM 标准，GB为1943-2007为最新标准，ATSM 标准为D-256标准，具体区分如下：GB: 是试件在一次冲击实验时，单位横截面积（m2）上所消耗的冲击功（J），其单位为MJ/m2。 ATSM:它反映了材料抵抗裂纹扩展和抗脆断的能力,单位宽度所消耗的功，单位为J/m。 (5)设备区分： 悬臂梁冲击方向中间有撞针，简支梁冲击方向垂直面有凹块，正面形状为一凹形摆锤。 (6)缺口区分： 缺口一般分为四种，有V型口和U型口两种，每种根据简短圆弧半径又分为两种。 (7)样条区分： GB：一般为80*10mm 样条以及63.5*10mm 样条缺口为2mm，也有 63.8*12.7mm样条 ATSM:一般为63.5*12.7mm 缺口剩余宽度为10.16mm （国内有用80*10样条） (8)测试公式： GB: a=W / (h*d) 单位KJ/m ATSM: a= W /d 单位：J/m a:冲击强度 W :冲击损失能量 h：缺口剩余宽度 d：样条厚度 因此，GB与ATSM之间不可以等同测量，但从测量公式可总结经验公式：GB 数值*10.16或8（错误样条）=ATSM数值，也可以由实际测量来总结比值。 冲击韧性实验大纲 1．用摆锤冲击试验机，冲击简支梁受载条件下的低碳钢和铸铁试样，确定一次冲击负载作用下折断时的冲击韧性α ku 2．通过分析计算，观察断口，比较上述两种材料抵抗冲击载荷的能力冲击韧性实验指导书 衡量材料抗冲击能力的指标用冲击韧度来表示。冲击韧度是通过冲击实验来测定的。这
一、实验目的 1、观察分析低碳钢材料在常温冲击下的破坏情况和断口形貌。 2、测定低碳钢材料的冲 击韧度?k值。 3、了解冲击试验方法。 二、实验设备 液晶全自动金属摆锤冲击试验机，游标卡尺。 三、实验材料 本实验采用gb/t 229?1994标准规定的10mm?10mm?55mm u形缺口或v形缺口试件。 四、实验步骤及注意事项 1、测量试件缺口处尺寸，测三次，取平均值，计算出横截面面积。 2、检查回零误差和能量损失：正式试验开始前在支座上不放试件的情况下“空打”一次： （1）取摆：按“取摆”键，摆锤逆时针转动；（2）退销：按“退销”键，保险销退销； （3）冲击：按“冲击”键，挂/脱摆机构动作，摆锤靠自重绕轴开始进行冲击；（4） 放摆：按“放摆”键，保险销自动退销，当摆锤转至接近垂直位置时便自动停摆；（5）清 零：按“清零”键，使摆锤角度值复位为零。注意：必须在摆锤处于垂直静止状态时方可执 行此动作。 第一次“空打”后显示屏上显示的空打冲击吸收功n1即为回零误差，此值经校正后应不 大于此摆锤标称能量值的0.1%。 3、正式试验：按“取摆”键，摆锤逆时针转动上扬，触动限位开关后由挂摆机构挂住， 保险销弹出，此时可在支座上放置试件（注意试件缺口对中并位于受拉边）。然后顺序执行以 上“取摆”、“退销”、“冲击”、“放摆”动作。显示屏上将显示该试件的冲击吸收功和相应的 冲击韧度。 4、摆锤抬起后，严禁在摆锤摆动范围内站立、行走和放置障碍物。 1 ?n6?n1?，此值应不大于此摆锤标称能量值的10 五、实验数据记录及结果处理 篇二：冲击实验报告 冲击实验报告 一．实验目的 1. 掌握常温下金属冲击试验方法； 2. 了解冲击试验机结构、工作原理及正确使用方法。 二．实验设备 jbw-300冲击试验机及20#钢试样和 40cr试样。 三．实验原理： 冲击试验是根据许多机器零件在 工作时受到冲击载荷作用提出来的。冲 击载荷是动载荷，它在短时间内产生较 大的力，在这种情况下往往对材料的组 织缺陷反映更敏感。在冲击试验中，我们认为材料存在截面突变、即缺口，冲击动能在 零件内的分布是不均匀的，在缺口处单位体积内将吸取较多的能量，从而使该处的应力、应 变值增大。因此，ak或ak值都是代表材料缺口敏感度。冲击载荷与静拉伸的主要区别在于 加载速度不同。拉伸速度一般在10-4~10-2mm/s，而冲击速度为102~104mm/s，静载荷作用于 构件，一般不考虑惯性力的影响，而冲击载荷作用下惯性的作用不可忽视。 四﹑试样的制备
塑料的冲击性能和塑料的韧性 在某些塑料中，冲击强度低是一个很大的弱点,例如PVC、PS、PP等。尤其是PVC性脆,在光照下降解，加工温度下发生热降解,几乎成为一种无用的材料。但是,在PVC中加入改性剂，就可变成为可以接受的材料。通过在PVC中加入大量的增塑剂就可以获得极广泛的用途。随着科学技术的发展，出现了软质塑料和硬质塑料，当时的塑料要么柔而软，要么硬而脆。软质塑料使用寿命短，由于增塑剂的挥发和材料在大气中老化降解而变脆成为硬质塑料。而硬质塑料因为缺乏足够的韧性给塑料工业带来毁灭性的威胁，塑料工业就要开始发展革新性的产品。开发高分子量和低挥发量、或低抽取性的增塑剂挽救了软质和硬质塑料制品，主要是苯乙烯类的产品开发。它们因开发在聚合物结构中引入橡胶组分的技术获新生。 塑料添加剂的开发，可改善塑料生产工艺和提高产品性能。其中增塑剂、稳定剂、冲击改性剂是有利于塑料冲击性能的改善。以下就材料的韧性和刚性及反映材料韧性的冲击性能的测试作一些叙述。 1. 韧性和刚性 韧性和刚性是对立的概念。在力学中有刚度和柔度两个物理量。“刚度”是指物体发生单位形变时所需要的力 的大小;“柔度”则指物体在单位力下所发生的形变大小。可以看出, “刚度”越大的物体,越不容易发生变形(表现在伸长率很小); “柔度”越大的物体越容易发生变形(表现在伸长率较大)。一种理想状态，物体的刚度趋近于无穷大(或者物体受力作用其变形小到可以忽略的程度)，我们就称该物体为刚体。在力学分析时,可以不考虑其自身形变。因此,刚性是反映物体形变难易程度的一个属性。
韧性的材料比较柔软，它的拉伸断裂伸长率、抗冲击强度较大；硬度、拉伸强度和拉伸弹性模量相对较小。而刚性材料它的硬度、拉伸强度较大；断裂伸长率和冲击强度就可能低一些；拉伸弹性模量就较大。 弯曲强度反应材料的刚性大小，弯曲强度大则材料的刚性大，反之则韧性大。在ASTM D790弯曲性能标准试验方法中说，这些测试方法适合于刚性材料也适合于半刚性材料。未说它适合于韧性材料，所以韧性很大的弹性体是不会去测试弯曲强度的。以上说的韧性和刚性与测试的力学性能关系是相对的。可能会出现意外。例如用玻纤增强塑料后，它的刚性变大，但也可能出现拉伸强度和冲击强度都增加的可能。 在冲击,震动荷载作用下,材料可吸收较大的能量产生一定的变形而不破坏的性质称为韧性或冲击韧性。建筑钢材(软钢)、木材、塑料等是较典型的韧性材料。路面、桥梁、吊车梁及有抗震要求的结构都要考虑材料的韧性。刚性和脆性一般是连在一起的。脆性是指当外力达到一定限度时,材料发生无先兆的突然破坏,且破坏时无明显塑性变形的性质。脆性材料力学性能的特点是抗压强度远大于抗拉强度,破坏时的极限应变值极小。砖、石材、陶瓷、玻璃、混凝土、铸铁等都是脆性材料。与韧性材料相比,它们对抵抗冲击荷载和承受震动作用是相当不利的。 作为工程塑料，我们希望它同时具有良好的韧性和刚性。在改善材料的韧性时，还应设法提高刚性。一般加入弹性体可增加韧性，加入无机填料可增加刚性。最有效的方法是将弹性体的增韧和填料的增强结合起来。 2. 塑料冲击改性剂 抗冲击性能差是工业上某些重要塑料的性能缺陷。如PVC、PS、PP等，尤其在低温时因抗冲击性能太低而使其应用受到限制。然而在热塑性塑料中，通过添加“冲击改性剂”就能大大提高它们的抗冲击性能。如下图：
一、基本概念（填空）30' 冲击韧性：冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。（Ak ） 应力腐蚀断裂：金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一点时间后所产生的低应力脆断现象 应变硬化：金属整个变形过程中，当外力超过屈服强度之后，塑性变形并不是像屈服平台那样连续流变下去，而需要不断增加外力才能继续进行，这表明金属材料有一种阻止继续塑性变形的能力，这就是应变硬化。 持久强度极限：在规定温度下，达到规定的持续时间而不发生断裂的最大应力。 过载持久值：疲劳曲线高应力区直线段各应力水平下发生疲劳断裂的应力循环周次。 屈服强度：呈现屈服现象的金属材料拉伸时，试样在外力保持恒定下，仍能继续伸长时的应力称为屈服强度。 ?弹性比功:金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示金属材料吸收弹性变形功的能力。（a e =σ*σ/2E ） 耐磨性：材料抵抗磨损的性能，通常是用磨损量来表示材料的耐磨性。 ?包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 抗拉强度：韧性金属试样拉断过程中最大力所对应的应力称为抗拉强度（σs =Ps/Fo ） 氢脆断裂：由于氢和应力的共同作用而导致金属材料产生脆性断裂的现象。 硬度：表征金属材料软硬程度的一种性能。 松弛稳定性：金属材料抵抗应力松弛的性能。 断裂韧度：当Ki 增大到临界值时，也就是在裂纹尖端足够大的范围内达到了材料的断裂强度裂纹便失稳扩展而导致材料断裂，此时临界Ki 值记作Kic 或Kc 。 ?循环韧性：表示材料吸收不可逆变形功的能力。 ?低温脆性：中、低强度结构钢中，当试验温度低于某一温度T k ，会由韧性状态变为脆性断裂，冲击吸收功明显下降断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理型，断口特征由纤维状变为结晶状。 冲击吸收功：试样变形和断裂所消耗的功。 强度因子：表示应力场的强弱程度。 应力比 ：r=σmax σmin 疲劳极限：当循环应力水平降低到某一临界值时，低应力段变为水平线段，表明试样可以经无限次应力循环也不发生疲劳断裂，故将对应的应力称为疲劳极限 疲劳寿命：材料在疲劳破坏前所经历的应力循环次数称为疲劳寿命。 疲劳裂纹门槛值：ΔKth 是疲劳裂纹不扩展的ΔK 临界值，表示材料阻止疲劳裂纹开始扩展的性能。 低周疲劳：金属在循环载荷作用下，疲劳寿命为102~105次的疲劳断裂称为低周疲劳。 蠕变极限：金属材料在高温长时载荷作用下的塑料变形的最大应力。 剩余应力：在应力松弛试验中，任一时间试样上所保持的应力称为剩余应力。 二、简答题15'
实验3 塑料冲击强度实验 一、实验目的 1、加深对塑料冲击强度概念的理解， 2、学会简支梁冲击实验机的使用及塑料冲击强度的测量方法。 二、实验原理 冲击试验是用来量度材料在高速冲击状态下的韧性或对断裂的抵抗能力的。对研究塑料在经受冲击载荷时的力学行为有一定的实际意义。 简支梁冲击实验工作原理示意图 实验设备为简支梁冲击实验机（如原理图），本试验机的基本构造由机身、试样支座、冲击摆、测量装置及操纵机构五部分组成。其基本原理是把摆锤抬高置挂于机架的扬臂上以后，此时扬角为α，如图所示，它便获得了一定的位能。当摆锤自由落下，则位能转化为动能将试样冲断。冲断试样后，摆锤仍以剩余能量升到其一高度，升角为β，在整个冲击试验过程中，按照能量守恒定律，试样所消耗冲击能量按下式计算： E = Pd(cosβ-cosα) 式中：Pd —冲击摆摆力矩（常数） α—冲击摆摆锤扬角 β—冲击实验后摆锤升起的角度 本实验机中由于摆的冲击常数Pd、冲击前摆锤扬角均为常数，因此只要测出冲断试样后的摆锤升角，即可根据上述公式计算出试样冲断时所消耗的能量来，本实验机刻度盘的刻度就是根据上述原理进行计算的，因此我们实验时就可以直接从刻度盘中读出冲击能量。注意，本公式只适用于最大冲击能量大于5焦耳。
这种冲击试验方法仪器简单，操作方便，在生产和科研部门广泛采用。 三、实验设备、用具及试样 1、 简支梁冲击实验机 2、 聚丙烯标准试样5条，规格：120×15×10mm 四、实验步骤 （一）、试样设备及处理 1、按标准要求制备冲击试样。缺口试样加工时要特别小心，缺口尺寸及角要严格控制 o 2、按力学测试总要求对试样进行预处理。 3、测量试样中间部位的宽和厚，准确至0.05毫米，缺口试样测量缺口的剩余厚度。 4、每组试样不少于五个。 （二）、测试 1、校验冲击试验机的零点，且每做一组试样校准一次。 2、按标堆方法规定调节好跨度，放好试样，试样宽面紧贴在支座上。 3、一切准备好之后，进行冲击。由刻度盘读取冲断试样所消耗的功。凡试样未被冲断 或未断在三等分中间部分或缺口处，该试样作废，另补试样试验。 （三）、 数据处理 1、无缺口实验冲击强度 A = 1000 )(??d b E （千焦/平方米） 式中： E ：试样吸收的冲击能量 b ：试样宽度mm d ：试样厚度mm 2、有缺口实验冲击强度 Ak = 1000 )(??dk b Ek （千焦/平方米） 式中： Ek ：试样吸收的冲击能量 b ： 试样宽度mm dk ：缺口试样缺口处剩余厚度mm 3、侧向缺口实验冲击强度 Ak = 1000 )(??d bk Ek （千焦/平方米） 式中： Ek ：试样吸收的冲击能量 bk ：侧向缺口试样缺口处剩余宽度mm
冲击强度 一．基本概念 定义：金属材料、机械零件和构件抗冲击破坏的能力。在很短时间内以较高速度作用于零件上的载荷，称冲击载荷。由冲击载荷作用而产生的应力称冲击应力。由于冲击时间极短，加上物体接触变形等因素影响，冲击强度计算不易准确。 性质： （1）冲击强度用于评价材料的抗冲击能力或判断材料的脆性和韧性程度，因此冲击强度也称冲击韧性。 （2）冲击强度是试样在冲击破坏过程中所吸收的能量与原始横截面积之比。 分类： 冲击强度根据试验设备不同可分为简支梁冲击强度、悬臂梁冲击强度. 冲击强度的测量标准主要有ISO国际标准（GB参照ISO）及美国材料ASTM标准，GB 为1943-2007为最新标准，ASTM 标准为D-256标准，具体区分如下： GB: 是试件在一次冲击实验时，单位横截面积（m2）上所消耗的冲击功（J），其单位为MJ/m2。 ASTM:它反映了材料抵抗裂纹扩展和抗脆断的能力,单位宽度所消耗的功，单位为J/m。设备区分： 悬臂梁冲击方向中间有撞针，简支梁冲击方向垂直面有凹块，正面形状为一凹形摆锤。 (6)缺口区分： 缺口一般分为四种，有V型口和U型口两种，每种根据简短圆弧半径又分为两种。(7)样条区分： GB：一般为80*10mm 样条以及63.5*10mm 样条缺口为2mm，也有63.8*12.7mm样条 ATSM:一般为63.5*12.7mm 缺口剩余宽度为10.16mm （国内有用80*10样条） (8)测试公式： GB:a=W / (h*d) 单位KJ/m ATSM: a= W /d 单位：J/m a:冲击强度W :冲击损失能量h：缺口剩余宽度d：样条厚度 因此，GB与ASTM之间不可以等同测量，但从测量公式可总结经验公式：GB数值*10.16或8（错误样条）=ASTM数值，也可以由实际测量来总结比值。 二．常规计算 冲击载荷在零件中产生的冲击应力除与零件的形状、体积和局部弹塑性变形等有关外，还同与其相连接的物体有关。如与零件相连接的物体是绝对刚体，则冲击能全部为该零件所承受；如与零件相连接的物体刚度为某一值,则冲击能为整个体系所承担,该零件只承受冲击能的一部分。此外,冲击应力的大小,还取决于冲击能量的大小。因此，冲击载荷作用下的强度计算，比静载荷作用下的强度计算复杂得多。在设计承受冲击载荷的零件时，须引入一个动载系数（见载荷系数）后按静强度设计。动载系数也可用振动理论中求响应的方法确定。 研究零件冲击强度时，要考虑材料在冲击载荷下机械性能的改变和对零件冲击效应的大小。对于结构钢来说，当应变速率在10-6～10-21/秒时，钢的机械性能无明显变化。但在更高的应变速率下，结构钢的强度极限和屈服极限随冲击速度的增大而提高。且屈服极限比强度极限提高得更快。因此把冲击载荷当作静载荷来处理对于一般结构钢来说是偏于安全的。另一方面，冲击载荷对材料缺口的敏感性比静载荷对材料缺口的敏感性大。这时把冲击载荷当作静载荷来处理，就必须提高安全系数。 三．冲击波