總匯沖擊實(shí)驗(yàn)的力學(xué)知識(shí)原理
來源：廣東艾思荔檢測(cè)儀器有限公司
2014年03月05日 10:12
沖擊試驗(yàn)機(jī)（擺錘式和落錘式） ：手動(dòng)沖擊試驗(yàn)機(jī)、半自動(dòng)沖擊試驗(yàn)機(jī)、全自動(dòng)沖擊試驗(yàn)機(jī)。
總匯各類沖擊實(shí)驗(yàn)的力學(xué)知識(shí)原理。
一種動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)，主要用來測(cè)定沖斷一定形狀的試樣所消耗的功，又叫沖擊韌性試驗(yàn)。
根據(jù)試樣形狀和破斷方式，沖擊試驗(yàn)分為彎曲沖擊試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)沖擊試驗(yàn)和拉伸沖擊試驗(yàn)三種。橫梁式彎曲沖擊試驗(yàn)法操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣，其試驗(yàn)原理見圖1。
沖擊試驗(yàn)：沖擊試樣各國(guó)常用的彎曲沖擊試樣。中國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用橫梁式試驗(yàn)法，所用標(biāo)準(zhǔn)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?yàn)闆_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(shè)計(jì)計(jì)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(duì)于不同尺寸和缺口的試樣，所得結(jié)果不能互相換算和比較。
彎曲沖擊試驗(yàn) 是20世紀(jì)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(píng)定冶金質(zhì)量和加工工藝質(zhì)量，以及測(cè)定韌性－脆性轉(zhuǎn)變溫度。如試樣上預(yù)制疲勞裂紋，用示波圖或其他方法求出載荷-時(shí)間曲線和載荷-位移曲線，還可測(cè)得動(dòng)態(tài)開裂發(fā)生的斷裂韌度KId和已擴(kuò)展裂紋停止擴(kuò)展的斷裂韌度KIA等（見金屬的強(qiáng)化）。
韌性－脆性轉(zhuǎn)變 是金屬材料隨溫度降低由韌性狀態(tài)過渡到脆性狀態(tài)致使沖擊韌度急劇降低的現(xiàn)象。金屬材料典型的沖擊功與溫度的關(guān)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(zhuǎn)變溫度Tk（℃）。Tk通常是根據(jù)沖擊功（或沖擊韌度）、斷口形貌特征、變形特征與溫度的關(guān)系求得。其方法是：①選取一定沖擊功所對(duì)應(yīng)的溫度為Tk；②若用夏比V形缺口試樣，則對(duì)應(yīng)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(xiàn)50%結(jié)晶狀斷口時(shí)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(zhuǎn)變溫度，用NDT表示。顯然，Tk因選用標(biāo)準(zhǔn)不同而異，使用Tk時(shí)，一定要注意定義Tk的標(biāo)準(zhǔn)。
其他試驗(yàn) 傳統(tǒng)的彎曲沖擊試樣過小，不能反映實(shí)際構(gòu)件中的應(yīng)力狀態(tài)，所以不能滿足特殊要求。50年代起，先后提出了落錘試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)等方法，實(shí)際上都是使用大型夏比試樣的彎曲沖擊試驗(yàn)。落錘試驗(yàn)（DWT）主要用于測(cè)定金屬鋼板的NDT，試樣的厚度與實(shí)際使用的板厚相同，并且寬度加大。動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)（DT）用來測(cè)定動(dòng)態(tài)撕裂功和NDT。
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