冲击试验的实验目的原理与步骤方法

实验三实验三 冲冲 击击 实实 验验 ? ? 在实际工程机械中，有许多在实际工程机械中，有许多 构件常受到冲击载荷的作用构件常受到冲击载荷的作用, ,机器机器 设计中应力求避免冲击波负荷设计中应力求避免冲击波负荷, ,但但 由于结构或运行的特点由于结构或运行的特点, ,冲击负荷冲击负荷 难以完全避免，为了了解材料在冲难以完全避免，为了了解材料在冲 击载荷下的性能，我们必须作冲击击载荷下的性能，我们必须作冲击 实验。实验。 一、实验目的一、实验目的 ? ? 1. 1. 了解冲击实验的意义，材料在冲击了解冲击实验的意义，材料在冲击 载荷作用下所表现的性能。载荷作用下所表现的性能。 ? ? 2. 2. 测定低碳钢和铸铁的冲击韧度值测定低碳钢和铸铁的冲击韧度值 k k 。 二、实验设备和仪器二、实验设备和仪器 ? ? 摆式冲击试验机摆式冲击试验机 ? ? 游标卡尺游标卡尺 三、基本原理三、基本原理 ? ? 冲击实验是研究材料对于动荷抗力的一种冲击实验是研究材料对于动荷抗力的一种 实验，和静载荷作用不同，由于加载速度快，实验，和静载荷作用不同，由于加载速度快， 使材料内的应力骤然提高，变形速度影响了材使材料内的应力骤然提高，变形速度影响了材 料的机构性质，所以材料对动载荷作用表现出料的机构性质，所以材料对动载荷作用表现出 另一种反应。往往在静荷下具有很好塑性性能另一种反应。往往在静荷下具有很好塑性性能 的材料，在冲击载荷下会呈现出脆性的性质。的材料，在冲击载荷下会呈现出脆性的性质。 ? ? 此外在金属材料的冲击实验中，还可以揭此外在金属材料的冲击实验中，还可以揭 示了静载荷时，不易发现的某结构特点和工作示了静载荷时，不易发现的某结构特点和工作 条件对机械性能的影响（如应力集中，材料内条件对机械性能的影响（如应力集中，材料内 部缺陷，化学成分和加荷时温度，受力状态以部缺陷，化学成分和加荷时温度，受力状态以 及热处理情况等），因此它在工艺分析比较和及热处理情况等），因此它在工艺分析比较和 科学研究中都具有一定的意义。科学研究中都具有一定的意义。 四、冲击试件四、冲击试件 ? ? 工程上常用金属材料的冲击试件一般工程上常用金属材料的冲击试件一般 在带缺口槽的矩形试件，做成制品的目的在带缺口槽的矩形试件，做成制品的目的 是为了便于揭露各因素对材料在高速变形是为了便于揭露各因素对材料在高速变形 时的冲击抗力的影响。缺口形状和试件尺时的冲击抗力的影响。缺口形状和试件尺 寸对材料的冲击韧度值寸对材料的冲击韧度值 k k 的影响极大，要的影响极大，要 保证实验结果能进行比较，试件必须严格保证实验结果能进行比较，试件必须严格 按照冶金工业部的部颁布标准制作。故测按照冶金工业部的部颁布标准制作。故测 定定 k k 值的冲击实验实质上是一种比较性实值的冲击实验实质上是一种比较性实 验，其冲击试件形状如图所示。验，其冲击试件形状如图所示。 10±0.155±2 10±0.1 40±0.5 1±0.1 图图 3 3- -1 1 五、实验方法与步骤五、实验方法与步骤 ? ? 1 1测量试件尺寸，要测量缺口处的试件测量试件尺寸，要测量缺口处的试件 尺寸。尺寸。 ? ? 2. 2. 调整冲击试验机指针调到调整冲击试验机指针调到“ “零点零点” ”根据试根据试 件材料估计所需破坏能量，先空打一次，件材料估计所需破坏能量，先空打一次， 测定机件间的摩擦消耗功。测定机件间的摩擦消耗功。 ? ? 3. 3. 将试件装入在冲击试验机上，应使没将试件装入在冲击试验机上，应使没 有缺口的面朝向摆锤冲击的一边，缺口的有缺口的面朝向摆锤冲击的一边，缺口的 位置应在两支座中间，要使缺口和摆锤冲位置应在两支座中间，要使缺口和摆锤冲 刃对准。将摆锤举起同空打时的位置，打刃对准。将摆锤举起同空打时的位置，打 开锁杆。开锁杆。 ? ? 使摆锤落下，冲断试件，然后刹车，读出使摆锤落下，冲断试件，然后刹车，读出 试件冲断时消耗的功，以下式可计算出材试件冲断时消耗的功，以下式可计算出材 料的冲击韧度值料的冲击韧度值 k k ? ? W W 冲断试件时所消耗的功冲断试件时所消耗的功 ? ? A A 试件缺口横截面积试件缺口横截面积 2 k mm mN A W = 图图 3 3- -2 2 六、注意事项六、注意事项 ? ? 在实验过程中要特别注意安在实验过程中要特别注意安 全，绝对禁止把摆锤举高后安放试全，绝对禁止把摆锤举高后安放试 件，当摆锤举高后，人就离开摆锤件，当摆锤举高后，人就离开摆锤 摆动的范围，在放下摆锤之前，应摆动的范围，在放下摆锤之前，应 先检查一下有没有人还未离开，以先检查一下有没有人还未离开，以 免发生危险。免发生危险。 七、讨论题七、讨论题 ? ? 1. 1. 低碳钢和铸铁在冲击作用下所低碳钢和铸铁在冲击作用下所 呈现的性能是怎样的？呈现的性能是怎样的？ ? ? 2. 2. 材料冲击实验在工程实际中的材料冲击实验在工程实际中的 作用如何？作用如何？