《金屬力學(xué)性能測試》課件-沖擊試驗(yàn)

1.沖擊試驗(yàn)概述和影響因素《金屬力學(xué)性能測試》沖擊載荷場景起落架鍛錘鑿巖機(jī)沖擊試驗(yàn)發(fā)展歷程沖擊試驗(yàn)自1905年左右問世由法國工程師夏比(Charpy)建立起來；夏比試驗(yàn)：試樣在三點(diǎn)彎曲受力狀態(tài)下的簡支梁式?jīng)_擊彎曲試驗(yàn)；美國過去習(xí)慣采用夏比鑰匙孔型試樣作為工業(yè)性試驗(yàn)；鑰匙孔型試樣的問題：不太適宜確定脆性轉(zhuǎn)變溫度；ASTM美標(biāo)規(guī)范的改變：1968年以后改用標(biāo)準(zhǔn)夏比V型缺口試樣；目前常用的試樣類型：夏比V型缺口沖擊試樣和U型缺口沖擊試樣；英美和西歐等國家用夏比V型缺口沖擊試樣較多。中國的沖擊試驗(yàn)國家標(biāo)準(zhǔn)1963年制定了GB229--1963GB/T229-1994GB/T229-2007GB/T229-2020夏比沖擊試驗(yàn)金屬沖擊試驗(yàn)01夏比沖擊試驗(yàn)02艾氏沖擊試驗(yàn)03落錘沖擊試驗(yàn)夏比沖擊試驗(yàn)金屬夏比沖擊試驗(yàn)是應(yīng)用最廣泛的一種測定金屬材料韌性的傳統(tǒng)力學(xué)性能試驗(yàn)，也是評定金屬材料在沖擊載荷下韌性的重要手段之一。沖擊試驗(yàn)的應(yīng)用01材料的選擇和新材料的研制02冶金產(chǎn)品質(zhì)量的檢查和控制03對冶金產(chǎn)品加工工藝質(zhì)量的監(jiān)督04評定金屬材料在各種條件下的沖擊韌性05估測構(gòu)件的壽命與可靠性影響沖擊試驗(yàn)結(jié)果的主要因素（一）與材料有關(guān)的因素夾渣偏析裂紋影響沖擊試驗(yàn)結(jié)果的主要因素（二）與樣品取樣和制備有關(guān)的因素試樣的尺寸樣品的取樣方向缺口的加工質(zhì)量影響沖擊試驗(yàn)結(jié)果的主要因素（三）與試驗(yàn)機(jī)有關(guān)的因素標(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊刀刃和支座試驗(yàn)機(jī)的精度影響沖擊試驗(yàn)結(jié)果的主要因素（四）與試驗(yàn)過程有關(guān)的因素試驗(yàn)溫度試樣與擺錘、支座及砧座的相對位置V型缺口試樣對中夾鉗2.沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備《金屬力學(xué)性能測試》沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備受沖擊載荷的構(gòu)件空間飛行器受隕石的撞擊；飛機(jī)降落時起落架與地面的碰撞；汽車駛過凹坑和凸起；利用沖擊能量來工作的構(gòu)件鍛錘；沖床；鑿巖機(jī)；鉚釘槍等等；沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊載荷特性沖擊載荷加載時間短，加載速率高；有時利用，有時避免；在沖擊載荷作用下，同樣存在彈性變形、塑性變形和斷裂三個階段。沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗(yàn)的應(yīng)用評定原材料的冶金質(zhì)量；控制熱加工工藝質(zhì)量；評定材料在不同問付下的脆性轉(zhuǎn)化趨勢；確定應(yīng)變時效敏感性；作為材料承受大能量沖擊時的抗力指標(biāo)或作為評定某些結(jié)構(gòu)件壽命與可靠性的性能指標(biāo)。沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗(yàn)原理沖擊試驗(yàn)的分類很多，從實(shí)驗(yàn)溫度條件來分可分為高溫沖擊、室溫沖擊和低溫沖擊三類。從受力形式來分，又可分為拉伸沖擊、彎曲沖擊、扭轉(zhuǎn)沖擊和剪切沖擊等四類。在彎曲沖擊試驗(yàn)中又可分為簡支梁沖擊（夏比沖擊試驗(yàn)）和懸臂梁沖擊（艾氏沖擊試驗(yàn)）。沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗(yàn)原理沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗(yàn)原理將待測定的材料先加工成標(biāo)準(zhǔn)試樣，然后在試驗(yàn)機(jī)支座上，將具有一定重量G的擺錘舉至一定高度h?，使其具有一定勢能G?，然后將其釋放，在擺錘下落最低位置處沖斷試樣，擺錘沖斷試樣時失去的能量即為試樣的沖擊吸收能量，用K（U型缺口時為KU，V型缺口時為KV）表示。因擺錘剩余的能量使擺錘揚(yáng)起h?高度，于是：K=Gh1-Gh2=G（h1-h2）沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗(yàn)原理其單位用J表示。當(dāng)用試樣缺口處的原始橫截面積AN去除試樣在沖擊破壞過程中所吸收的能量K（U型缺口時為KU，V型缺口時為KV）時，即得到所謂沖擊韌度ak。沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗(yàn)原理式中K——試樣在沖擊破壞過程中所吸收的能量，J；——試樣的缺口處的原始橫截面積，mm2?！獩_擊韌度，kJ/m2、J/cm2。沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗(yàn)原理動畫沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊試樣沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊試樣V型缺口夏比沖擊試樣沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備選擇試樣類型的原則依據(jù)試驗(yàn)材料的產(chǎn)品技術(shù)條件、材料的服役狀態(tài)和離力學(xué)性能；一般情況下，尖銳缺口和深缺口試樣適用于韌性較好的材料。沖擊試樣試樣類型和小尺寸試樣沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備當(dāng)試驗(yàn)材料厚度＜10mm，可采用寬度7.5mm或5mm等小尺寸試祥。其中5mm×10mm×55mm試樣常用于薄板材料的檢驗(yàn)。沖擊試樣試樣類型和小尺寸試樣沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備焊接接頭沖擊試樣的形狀和尺寸與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試樣相同，但其缺口軸線應(yīng)當(dāng)垂直焊縫表面。沖擊試樣試樣類型和小尺寸試樣沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備樣坯切取應(yīng)按相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或GB\T2975執(zhí)行，避免過熱或冷加工硬化。試樣開切口的目的是為了在缺口附近造成應(yīng)力集中，使塑性變形局限在缺口附近不大的體積范圍內(nèi)，并保證試樣一次就被沖斷，使斷裂就發(fā)生在切口處。缺口深度、根部曲率半徑及角度決定缺口附近應(yīng)力集中程度，從而影響該試樣的吸收能量，制備應(yīng)特別仔細(xì)。沖擊試樣試樣制備沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備需熱處理的樣品，應(yīng)在最后精加工之前進(jìn)行熱處理；試驗(yàn)前應(yīng)對試樣進(jìn)行適當(dāng)標(biāo)記，標(biāo)記位置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離缺口，且不得標(biāo)在與支座、砧座或擺錘刀刃接觸的面上，試樣標(biāo)記應(yīng)避免對沖擊吸收能量的影響。沖擊試樣試樣制備沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗(yàn)機(jī)沖擊試驗(yàn)機(jī)是指對試樣施加沖擊試驗(yàn)力進(jìn)行沖擊試驗(yàn)的設(shè)備。按顯示方式分為：度盤顯示、液晶顯示、微機(jī)顯示；按自動化程度分為：手動、半自動、全自動沖擊試驗(yàn)機(jī)；沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗(yàn)機(jī)按試驗(yàn)材料分為：金屬試驗(yàn)機(jī)（主要是各種金屬的沖擊性能測試，通常沖擊能量較大）和非金屬試驗(yàn)機(jī)（各種塑料、橡膠的沖擊性能測試，通常沖擊能量較?。?；按結(jié)構(gòu)分為：簡支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)和懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)；按試驗(yàn)方式分為：落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)和擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)；沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗(yàn)機(jī)由機(jī)架、擺錘、砧座、指示裝置及擺錘釋放、制動和提升機(jī)構(gòu)等組成；分類：擺錘刀刃半徑：2mm、8mm送樣方式：手動送樣、自動送樣指示裝置：表盤式、數(shù)顯式8mm擺錘刀刃沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗(yàn)機(jī)由機(jī)架、擺錘、砧座、指示裝置及擺錘釋放、制動和提升機(jī)構(gòu)等組成；分類：擺錘刀刃半徑：2mm、8mm送樣方式：手動送樣、自動送樣指示裝置：表盤式、數(shù)顯式2mm擺錘刀刃沖擊試驗(yàn)原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗(yàn)機(jī)類型全自動沖擊