人体脊柱椎骨冲击韧性αk值测定实验研究
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实验十一 金属冲击韧性试验
• 按照不同的实验温度、试样受力方式、实 验打击能量等来区分，冲击实验的类型繁 多，不下十余种。现在介绍常温、简支梁 式、大能量一次性冲击实验。依据是国家 标准GB/T 229-1994《金属夏比缺口冲击试 验方法》。
图1 摆锤冲击试验机示意图
• 实验时，将带有缺口的受弯试样安放于试验机的 支座上，举起摆锤使它自由下落将试样冲断。若 摆锤重量为G，冲击中摆锤的质心高度由H0变为H1， 势能的变化为G(H0-H1)，它等于冲断试样所消耗的 功W，亦即冲击中试样所吸收的功为：
实验十一 金属冲击韧性 试验
一、 实 验 目 的
• 1．了解冲击韧性的含义。
• 2．测定钢材和硬铝合金的冲击韧 性，比较两种材料的抗冲击力 和破坏断口的形貌。
二、 实 验 原 理
• 材料在冲击载荷作用下，产生塑性变形和 断裂过程吸收能量的能力，称为材料的冲 击韧性。用实验方法测定材料的冲击韧性 时，是把材料制成标准试样，置于能实施 打击能量的冲击试验机上进行的，并用折 断试样的冲击吸收功来衡量。
2．冲击吸收功在100J以上时，取三位有效数； 在10-100J时，取二位有效数；小于10J时，保 留小数后一位，并修约到0.5J。
3．试样断口有明显的夹渣、裂纹等缺陷时，应 加以注明。
• 4．如因试验机打击能量偏低，试样受冲后未完全 折断，应在试验数据之前加大于符号“>”，其他 情况则应注明“未折断”。
Ak=W=G(H0－H1)
---------------- ( 1)
• 设摆锤质心至摆轴的长度为l（称为摆长），摆锤 的起始下落角为α，击断试样后最大扬起的角度为 β，式1又可写为
Ak=Gl(cosβ-cosα)
---------------- (2)
图1 摆锤冲击试验机示意图
• 实验时，将带有缺口的受弯试样安放于试验机的 支座上，举起摆锤使它自由下落将试样冲断。若 摆锤重量为G，冲击中摆锤的质心高度由H0变为H1， 势能的变化为G(H0-H1)，它等于冲断试样所消耗的 功W，亦即冲击中试样所吸收的功为：
实验十一 金属冲击韧性 试验
一、 实 验 目 的
• 1．了解冲击韧性的含义。
• 2．测定钢材和硬铝合金的冲击韧 性，比较两种材料的抗冲击力 和破坏断口的形貌。
二、 实 验 原 理
• 材料在冲击载荷作用下，产生塑性变形和 断裂过程吸收能量的能力，称为材料的冲 击韧性。用实验方法测定材料的冲击韧性 时，是把材料制成标准试样，置于能实施 打击能量的冲击试验机上进行的，并用折 断试样的冲击吸收功来衡量。
2．冲击吸收功在100J以上时，取三位有效数； 在10-100J时，取二位有效数；小于10J时，保 留小数后一位，并修约到0.5J。
3．试样断口有明显的夹渣、裂纹等缺陷时，应 加以注明。
• 4．如因试验机打击能量偏低，试样受冲后未完全 折断，应在试验数据之前加大于符号“>”，其他 情况则应注明“未折断”。
Ak=W=G(H0－H1)
---------------- ( 1)
• 设摆锤质心至摆轴的长度为l（称为摆长），摆锤 的起始下落角为α，击断试样后最大扬起的角度为 β，式1又可写为
Ak=Gl(cosβ-cosα)
---------------- (2)
冲击韧性试验
冲击韧性测定试验一、 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-cosα) (1-1)冲断试样后，摆锤在C处所具有的势能为：E1=Gh=GL(1-cosβ)。
(1-2)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) (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 = (J/cm 2) (1-4)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)。
冲击韧性实验
3.金属材料在冲击载荷作用下塑性变形难于充分进行。 在冲击载荷下，塑性变形主要集中在某些局部区域， 这种不均匀情况限制了塑性变形的发展，导致屈服强 度和抗拉强度提高。且屈服强度提高得较多，抗拉强 度提高得较少。 4.塑性和韧性随着应变率增加而变化的特征与断裂方式 有关。
§3.2 金属材料的低温脆性
3.工程意义
（1）考核材料的多次冲击抗力； （2）作为受多次冲击零件的设计依据。
三．冲击脆化效应
1.冲击弹性变形总能跟上冲击外力的变化，因而应变率 对金属材料的弹性行为及弹性模量没有影响。而应变 速率对塑性变形、断裂及有关的力学性能有显著的影 响。 2.在冲击载荷作用下，瞬间作用于位错上的应力相当 高，结果造成位错运动速率增加，使派纳力 τp-n 增大。 运动速率愈大,则能量愈大、宽度愈小，故派纳力愈大。 结果滑移临界切应力增大，金属产生附加强化。
2.试验结果
样品破坏前 N ﹤1000～500次者，破坏规律及形态与一 次冲击相同； 样品破坏前 N﹥100000次者，破坏规律及形态与疲劳相 似。可概括为如下一些规律： （1）冲击能量高时，材料的多次冲击抗 力主要取决于塑 性；冲击能量低时，材料的多冲抗力主要取决于强度。 （2）不同的冲击能量要求不同的强度与塑性配合。 （3）材料强度不同对冲击疲劳抗力的影响不同。高强度钢 和超高强度钢的塑性和冲击韧性对提高冲击疲劳抗力有较 大作用；而中、低强度钢的塑性和冲击韧性对提高冲击疲 劳抗力作用不大。
在低碳合金钢中，经不完全等温处理获得贝氏体和马氏 体的混合组织，其韧性比单一马氏体或单一贝氏体组织要 好。 在马氏体钢中存在稳定残余奥氏体，可以抑制解理断 裂，从而显著改善钢的韧性。马氏体钢中的残余奥氏体膜 也有类似作用。 钢中碳化物及夹杂物等第二相对钢的脆性的影响程度取 决于第二相质点的大小、形状、分布、第二相性质及其与 基体的结合力等性质有关。
冲击弹性试验原理和步骤要求
底座上装有两根滑柱，由箱体、上盖、支杆形成一体。滑柱上装有上下夹持器，上夹 持器可以在滑柱上任意调节，调好位置后拧紧后背上两颗螺钉。下夹持器由连杆连接 偏心轮，当偏心轮回转时，下夹持器即可上下做往复运动。偏心轮表面刻有0～5cm刻 度，可调节最大距离为50mm，由电动机带动带轮。数显部分可直接显示并控制往复次 数。
原理
在周期性的伸张应力作用过程中，拉伸应 力集中部位将产生龟裂裂口，此裂口在垂 直方向上扩展，而导致性能下降。
屈挠龟裂试验是用德墨西亚屈挠龟裂试验 机，模拟橡胶制品实际使用条件，反复屈 挠橡胶试样，导致在伸长应力集中处产生 龟裂裂口。
设备
橡胶屈挠龟裂试验机主要由底座、滑柱、上下夹持器、支杆、上盖、偏心轮机构、数 显控制部分等组成。
不同的配方胶料，弹性不相同。同一配方由于硫化程度不同，其弹性 值高低有差异。
测定弹性的方法较多，一种称为落球法，用一定质量的钢球打在橡胶 试样上，测其回弹性。另一种摆锤法，就是利用具有一定位能的摆锤 冲击试样，测定摆锤在冲击前后位能的百分比。
原理
橡胶试样受冲击时，即是对其输入能，当试样恢复到原始状态时，又 会释放出一部份能量(弹性储能)，放出能量与输入能之比，也就是摆 锤冲击前后位能之比，称为回弹性。
★ 每两试样之间的距离不得小于10mm，试样与箱壁的距离不得小 于50mm。
温度选择
根据具体需要，确定老化试验温度，可选择为50℃、70℃、 100℃、120℃、150℃、200℃、300℃等，温度允许波动范围为 50～100℃：±1℃；101～200℃：±2℃；201～300℃：±3℃。
时间选择
试验步骤
调整试验机呈水平状态。 将试样平稳地紧夹在夹持器上，使击锤同试样
表面相切。 抬起摆锤至水平位置，并用机架上的挂钩挂住，
原理
在周期性的伸张应力作用过程中，拉伸应 力集中部位将产生龟裂裂口，此裂口在垂 直方向上扩展，而导致性能下降。
屈挠龟裂试验是用德墨西亚屈挠龟裂试验 机，模拟橡胶制品实际使用条件，反复屈 挠橡胶试样，导致在伸长应力集中处产生 龟裂裂口。
设备
橡胶屈挠龟裂试验机主要由底座、滑柱、上下夹持器、支杆、上盖、偏心轮机构、数 显控制部分等组成。
不同的配方胶料，弹性不相同。同一配方由于硫化程度不同，其弹性 值高低有差异。
测定弹性的方法较多，一种称为落球法，用一定质量的钢球打在橡胶 试样上，测其回弹性。另一种摆锤法，就是利用具有一定位能的摆锤 冲击试样，测定摆锤在冲击前后位能的百分比。
原理
橡胶试样受冲击时，即是对其输入能，当试样恢复到原始状态时，又 会释放出一部份能量(弹性储能)，放出能量与输入能之比，也就是摆 锤冲击前后位能之比，称为回弹性。
★ 每两试样之间的距离不得小于10mm，试样与箱壁的距离不得小 于50mm。
温度选择
根据具体需要，确定老化试验温度，可选择为50℃、70℃、 100℃、120℃、150℃、200℃、300℃等，温度允许波动范围为 50～100℃：±1℃；101～200℃：±2℃；201～300℃：±3℃。
时间选择
试验步骤
调整试验机呈水平状态。 将试样平稳地紧夹在夹持器上，使击锤同试样
表面相切。 抬起摆锤至水平位置，并用机架上的挂钩挂住，
人体胸腰椎体几何学测量及生物力学特性实验研究
人 体 胸腰 椎 体 几 何 学测 量 及 生 物 力 学特 性 实验 研 究
黄建松 李政年
２ ０ ０ ４ ３ ３ ） ， （ 海军医学研究所 ， 上海
摘 要 ： 研 究 水 下 爆 炸 产 生 的 舰 船 冲击 载荷 导致 舰 船 人 员 脊 柱 损 伤 的 生 物 力 学 特 性 。 分 别 从 １ Ｏ具 健 康 成 年 男 性 尸 体 上 截 取 完 整 的胸 腰 椎 ， 然 后 剔 除 不需 要 的 软 组 织 ， 并从胸 、 腰 椎 上 仔 细 分 离 出 各 个 自 由椎 体 ， 对 每 个 椎 体 上 下 两 个 端 面 处 理 后 进 行 静 态 和 动 态 压 缩 试 验 研 究 。从 胸 椎 Ｔ 至 腰 椎 Ｌ ， 随 着 椎 体 在 脊 柱 位 置 上 的下 降 ， 椎 体 的 横 截 面积和体积逐渐增加 ， 每 个 椎 体 所 承 受 的 动 态 和 静 态 压 缩 破 坏 载 荷 也 逐 渐 增 加 。计 算 动 态 应 力 强 度 与 静 态 应 力 强 度 的 比值 ， 胸 椎平均为 １ ． ５ １ ， 腰椎 平均为 １ ． ４ ６ 。胸 腰 椎 体 面 积 和 体 积 与 其 所 本 身 所 能 承 受 的 载 荷 变 化 趋 势 与 人 体
Ｇｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｙ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｎｄ Ｂｉ ｏ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ Ｔｅ ｓ ｔ ｓ ｏ ｎ
Ｈｕ ｍａ ｎ Ｔｈｏ ｒ ａ ｃ ｏ ｌ ｕ ｍ ｂａ ｒ Ｖｅ ｒ ｔ ｅ ｂｒ ａ ｅ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ；ｓ ｈ ｉ ｐ ｓ ｈ ｏ ｃ ｋ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｉ ｎ ｊ ｕ ｒ ｙ ｂ ｉ ｏ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ；ｔ ｈ ｏ ｒ ａ ｃ ｏ ｌ ｕ ｍｂ ａ ｒ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｂ ｒ ａ ｅ
脊柱评估实验报告
本次实验旨在通过多种评估方法，对参与者的脊柱健康状况进行全面的评估，包括静态评估、动态评估以及借助智能姿势与脊柱评估系统（LTM）的辅助评估。
通过实验，了解参与者的脊柱形态、活动度、侧弯情况以及相关肌肉力量，为预防和治疗脊柱相关疾病提供依据。
二、实验对象与方法1. 实验对象选取20名年龄在18-45岁之间的健康志愿者作为实验对象，其中男性10名，女性10名。
2. 实验方法（1）静态评估静态评估主要包括以下步骤：- 观察参与者的站立姿势，记录高低肩、脊柱侧弯、足内外翻等情况；- 通过触诊法，评估参与者的肌肉力量、肌肉紧张度以及关节活动度；- 使用脊柱姿态评估分析系统，对参与者的脊柱形态进行三维重建，分析脊柱的曲度、扭转度等三维空间变形情况。
（2）动态评估动态评估主要包括以下步骤：- 让参与者进行三个平面的运动，观察脊柱是否逐节运动，活动幅度是否理想，两侧运动幅度是否对称；- 进行前屈试验检查，观察脊柱侧凸的情况；- 使用智能姿势与脊柱评估系统（LTM），从正面、侧面、背面对参与者的站姿、脊柱侧弯情况、OX腿型、足内外翻情况进行评估分析。
（3）智能姿势与脊柱评估系统（LTM）辅助评估使用LTM系统，对参与者的肌肉波纹、动作评估、脊柱分析、Q角分析、前后对比分析等进行详细评估。
1. 静态评估结果- 10名志愿者存在高低肩现象，其中男性6名，女性4名；- 8名志愿者存在脊柱侧弯现象，其中男性4名，女性4名；- 5名志愿者存在足内外翻现象，其中男性2名，女性3名；- 12名志愿者肌肉力量不足，其中男性7名，女性5名；- 14名志愿者关节活动度受限，其中男性8名，女性6名。
2. 动态评估结果- 15名志愿者在运动过程中脊柱逐节运动，活动幅度理想，两侧运动幅度对称；- 5名志愿者在运动过程中脊柱逐节运动不佳，活动幅度不理想，两侧运动幅度不对称；- 10名志愿者存在脊柱侧凸现象，其中男性5名，女性5名；- 7名志愿者前屈试验检查结果异常，其中男性4名，女性3名。
人体胸腰椎体冲击损伤的生物力学研究
椎 屈 服 载荷 为 （ ８ ．０ ３ ４２ Ｎ，屈服 位 移 为 （ ３３ ￣ ．７ ５２ ００ ￣ ５ ．０） １ ．２ ２０ ）ｍｍ，极 限载 荷 为 （ ９ ．０ ２ ９２ ）Ｎ，极 限 位 移 为 ６５ ００ ￣ ４ ．０
（０６ ￣ ． ） ｍ， 栽速 度 为 ０ ２ｇ 胸 腰椎 的动 态 力 学性 质 其 平 均 极 限 栽荷 为 （ ４４ ５６ ＋ １ １ ２ Ｎ， 荷 平 均作 ２． ２ ７ ｍ 加 ０ ５ ． ， ０ １ ２ ． － ０ ． ） 栽 ０ １ ５
・
７ ２・ ７
中 国骨 伤 ２ １ ０ ０年 ｌ ０月 第 ２ ３卷 第 ｌ ０期 Ｃ ｉａＪＯ ｈｐ＆ Ｔａ ｍ ， ｃ． １ ， ｏ． Ｎ ． ｈｎ ￣ ｏ ｒｕ ａ Ｏ ｔ ０ ０ Ｖ １ ３，ｏ１ ２ ２ ０
・
基 础 ｘｔ ・ ｄ－ 究
人体胸腰椎体冲击损伤 的生物力学研究
ｂ ｒｓ ｉ ｅｓ ｃｍｅ ｒ ｏｌ ｃｅ ｏ ｘ ｅ ｍｅ ｔｌｍｏ ｌａ ｄ ｄｉｉ ｄｉ ｔ ｗｏｇｏｕ ｓ Ｂｉｍｅ ｈ ｎｉａ ｔｔｃａ ｎ ｍｉ ｍ — ａ ｐ ｎ ｐｅ ｉ ｎｓｗｅ ｅｃ ｌｅ ｔｄｆ ｒｅ ｐ ｒ ｉ ｎａ ｄｅ ｎ ｖｄｅ ｎ ｏｔ ｒ ｐ ． ｏ ｃ ａ ｃ ｌｓａ ｉ ｎｄｄｙ ａ ｃｉ ｐ ｃ ｔｅ ｇｈ ｔｓ ｒ ｒｏｍ ｅ ｅ ｐ ｃｉ ｅｙ ｉ ｗｏｇ ｏ ｐｓ ａ ｔｓｒ ｎ ｔ ｅ ｔｗｅ ｅｐｅｆ ｒ ｄ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ｎ ｔ ｒ ｕ ．Ｔｈ ｔｔｃ ａ ｄ ｄ ｎａ ｃ ｄ ｔ ｒ ｍ ｈ ｒ ｃ ｌ ｍｂａ ｅ ｔｂｒ ｅｓ ｃ ｅ ｓａ ｉ ｎ ｙ ｍｉ ａ ａｆｏ ｔ ｏ ａ ｏｕ ｒｖ ｒｅ ａ ｈｏ ｋ
２０ ０ ８年 ９月 至 ２ ０ ０ ９年 １ ０月 ， 集 １ 采 ０具新 鲜 人 体 脊柱 胸 腰 椎 标 本 ， 均 分 为 两组 ， 立 实验 模 型 ， 别进 行 静 力 学 强 平 建 分 度 试 验 和动 态冲 击 生物 力 学 实验 ， 察 在 不 同栽 荷作 用下 ， 腰椎 体 发 生静 态 和动 态冲 击响 应 的 相 关数 据 。 果 ： 观 胸 结 胸腰
（０６ ￣ ． ） ｍ， 栽速 度 为 ０ ２ｇ 胸 腰椎 的动 态 力 学性 质 其 平 均 极 限 栽荷 为 （ ４４ ５６ ＋ １ １ ２ Ｎ， 荷 平 均作 ２． ２ ７ ｍ 加 ０ ５ ． ， ０ １ ２ ． － ０ ． ） 栽 ０ １ ５
・
７ ２・ ７
中 国骨 伤 ２ １ ０ ０年 ｌ ０月 第 ２ ３卷 第 ｌ ０期 Ｃ ｉａＪＯ ｈｐ＆ Ｔａ ｍ ， ｃ． １ ， ｏ． Ｎ ． ｈｎ ￣ ｏ ｒｕ ａ Ｏ ｔ ０ ０ Ｖ １ ３，ｏ１ ２ ２ ０
・
基 础 ｘｔ ・ ｄ－ 究
人体胸腰椎体冲击损伤 的生物力学研究
ｂ ｒｓ ｉ ｅｓ ｃｍｅ ｒ ｏｌ ｃｅ ｏ ｘ ｅ ｍｅ ｔｌｍｏ ｌａ ｄ ｄｉｉ ｄｉ ｔ ｗｏｇｏｕ ｓ Ｂｉｍｅ ｈ ｎｉａ ｔｔｃａ ｎ ｍｉ ｍ — ａ ｐ ｎ ｐｅ ｉ ｎｓｗｅ ｅｃ ｌｅ ｔｄｆ ｒｅ ｐ ｒ ｉ ｎａ ｄｅ ｎ ｖｄｅ ｎ ｏｔ ｒ ｐ ． ｏ ｃ ａ ｃ ｌｓａ ｉ ｎｄｄｙ ａ ｃｉ ｐ ｃ ｔｅ ｇｈ ｔｓ ｒ ｒｏｍ ｅ ｅ ｐ ｃｉ ｅｙ ｉ ｗｏｇ ｏ ｐｓ ａ ｔｓｒ ｎ ｔ ｅ ｔｗｅ ｅｐｅｆ ｒ ｄ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ｎ ｔ ｒ ｕ ．Ｔｈ ｔｔｃ ａ ｄ ｄ ｎａ ｃ ｄ ｔ ｒ ｍ ｈ ｒ ｃ ｌ ｍｂａ ｅ ｔｂｒ ｅｓ ｃ ｅ ｓａ ｉ ｎ ｙ ｍｉ ａ ａｆｏ ｔ ｏ ａ ｏｕ ｒｖ ｒｅ ａ ｈｏ ｋ
２０ ０ ８年 ９月 至 ２ ０ ０ ９年 １ ０月 ， 集 １ 采 ０具新 鲜 人 体 脊柱 胸 腰 椎 标 本 ， 均 分 为 两组 ， 立 实验 模 型 ， 别进 行 静 力 学 强 平 建 分 度 试 验 和动 态冲 击 生物 力 学 实验 ， 察 在 不 同栽 荷作 用下 ， 腰椎 体 发 生静 态 和动 态冲 击响 应 的 相 关数 据 。 果 ： 观 胸 结 胸腰
冲击试验的实验目的原理及步骤方法
四、冲击试件
z
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 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 寸对材料的冲击韧度值αk的影响极大，要 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 定αk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。
实验三
冲 击 实 验
z
在实际工程机械中，有许多 构件常受到冲击载荷的作用,机器 设计中应力求避免冲击波负荷,但 由于结构或运行的特点,冲击负荷 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 实验。
一、实验目的
1. 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。 z 2. 测定低碳钢和铸铁的冲击韧度值 αk 。
z
二、实验设备和仪器
z z
摆式冲击试验机 游标卡尺
三、基本原理
z
z
பைடு நூலகம்
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， 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 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。 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 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 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。
55±2 10±0.1
10±0.1
1±0.1
40±0.5
图 3-1
五、实验方法与步骤
1．测量试件尺寸，要测量缺口处的试件 尺寸。 z 2. 调整冲击试验机指针调到“零点”根据试 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。 z 3. 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 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 开锁杆。
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试验 机支 座 跨 距 为 ４ｍ ０ ｍ。将 试 样 置 于 冲击 试 验 机 支座 上 ， 将摆 锤摆 起 释放 后 冲 断试件 ， 通 过 度盘 读取 每 个 试样 的 冲击 功 。试样 破 坏 后 测量 断 口 尺 寸 ， 便 计 算 试 样 横 截 面 积 。 以
保 护好 试样 断 口 ， 行 断 口分 析 。实 验 温 度 进
共做 ５ 个 试样 ， ８ 多数试样 为横断 口， 少
数 为斜 断 口。冲击 韧性 按下 式计 算 ：
Ａ ｋ — Ｓ —
．
椎内的应力超出正常情况下 的十多倍。从而
有可 能使 脊椎 损伤甚 至导致人员 的死 亡 。
国人脊椎椎 骨 冲击 韧性 测定 的文 章
尚未 见报 道 。本 文 旨在 通过 对正 常 国人 胸腰
５５ ５ ｃｇ ￣ ， ５ ．Ｎ・ｒ ｃ 这是 生 物 ｒ
材料 性质所 决 定 的 。生 物材 料 的机 械 性质 各
体差 异 很大 ， 受 诸 如 ， 龄 ， 别 ， 业 ， 它 年 性 职 健
有着坚强的和富有伸展性 的椎 间盘 、 韧带与 椎骨复合在一起具有较高的抗冲击性能。 脊柱 椎 骨 冲击 韧 性 实 际 是 有 实 际 意 义
维普资讯
试验技术与试验机
２０ 年 ０２
第４卷 ２
第 ３４ 、 期
一 ８ 一 ９
人 体 脊 柱 椎 骨 冲击 韧 性 ｋ 测 定 实 验 研 究 值
长 春机 车 厂职 工 医 院 张 坤
内蒙古 自治区突泉县医院
吉林 大学 南 岭 校 区
摘 要
。样 的均 值和 标 准差 ， 果见 下 表 。 结 面积
样本数 量 （ ）
护， 为临床医学提供科学依据。
２ 材料 与 方法
本 实验 所 用 的 ４个 标本 分别 取 自 ４具 因 脑外 伤致 死 的尸 体新 鲜 椎 骨 。全 部 为男 性 ， 年龄 １ 岁 ～３ 。死 者死 亡后 ５ ８ ０岁 ～６小 时之
式中
ａ—— 冲击 韧性 Ａ — 冲断 试样 所 消耗 的功 — Ｓ 一 试样 横 截面 积
段椎骨进行 冲击 韧性实验研究 ， 对其损伤机
理 进行 分 析 。 以期 为 人 类 工 程 学 中人 体 防
按公式计算出每个试样 的 Ｑ 值 ， ｋ 自编程
序在计算机上进行统计分析 ， 计算 出 ５ 个试 ８
为 室 温 ＋２ ｃ 。 ０【 ＝ ３ 实验 结果
高着地不慎都常给脊柱带来损伤 ， 这就促使了 对脊椎 的受 力研究 。二 十世 纪 以后 ， 由于高速
飞机发 生事 故 时 驾驶 员必 须 以很 快 的速 度 弹
一
出座仓 ， 很高的弹射加速度把头盔 、 头和很大 部分 驱干 的惯性力 都加到脊 椎上 ， 就 使脊 这
１ 概 述
成 长 为 ４ ｍ 宽 为 １ｒ 厚 为 ０６ ｍ 。 ５ ｍ， ０ ｍ， ａ ．ｍ １０ ｍ的小 试 件 共 ５ ．ｍ ８个 。 冲击 韧 性 实 验 在 民主德 国莱 比锡 试验机 厂 生产 的小 型 冲击 试
验机 上 进 行 ， 验 机 量 程 为 ０。１５ Ｎ・ｍ。 试 ．ｋ ｅ
值 准偏差
６ ３ ４ ０ ２ ｏ ８ ８ ７ ．４ ．７ ９．４ ９ ．５ ８ ２
取出标本解冻 ， 将脊柱胸腰段各段剖开 ， 加工
４ 讨
论
维普资讯
一
９ — ０
２０ ０２年
第４ ２卷
第 ３４期 ，
试验 技 术 与试验 机
实验结果表明脊柱椎骨的冲击功和 冲击
脊椎 骨是 脊椎 动 物 体 内 的坚 硬组 织 。它
们都可能经受数值很大 的静态和动态应力。 脊椎 对脊椎 动 物 的运 动和 姿态 维 持都 起着 维 持 的作用。 自古以来中、 外医生们都对人的脊 椎 的生理 和病 理 情 况 做过 大量 的研 究 。近 年
来各 种交通 事 故 ， 劳动 事 故 ， 动员 跳 水 或 跳 运
冲击功
（ ・ ｒ Ｎ ａＩ ）
冲击韧性
（ ・ ｃ ） Ｎｃ
内对尸体进行解剖 ， 取下脊柱 ， 即用塑料袋 立
装好 ， 封后 放 入 一２ ｃ冰箱 内保 存 ， 验 前 密 ０【 ＝ 实
５ ８
均 值 际 准偏差 均 值 准偏 差 均
Ｏ．９ ３ Ｏ． ２ ３ ９８６ １９５
杨会彬
马 洪顺
本 实验 对 急性 外 伤致 死 的 ４个新 鲜脊 柱椎 骨 （ 腰段 ） 行 了冲 击韧 性 Ｑ 值 测 定 ， 供 了 胸 进 ｋ 提 导致 脊 柱椎 骨损 伤 的 冲击韧 性 数据 ， 实验 结果 表 明 ， 柱 椎 骨 在 冲 击载 荷 作 用 下 ， 脊 骨折 断 １ ： ７多 为横 形 ， 试样 几 乎在 不产 生 塑性 变 形 的情 况 下破 坏 ， 似 于脆 性 材 料 的 断 口形貌 ， 类 骨折 大部 分 发 生加 力点 对侧 。 本 文 旨在 为人 机 工程 中脊柱 防 护和 临 床 治疗 脊柱 损伤 提供 科 学依 据 。
韧 性离 散较 大 ， 冲击 功 最小 为 １０ ｃ 最 大 ８ Ｎ・ｍ， 为 ４ ０ ｃ 冲 击 韧 性 最 小 为 １３ ３ ５ Ｎ・ ｍ， ６ ．３
Ｎ ・ ｒ／ ｍ２ 最 大 为 ｃｎ ｃ
，
的冲击韧性大 。椎骨骨折均发生在受力点对
侧， 骨折 线 （ 口） 断 大部 分 为横 形 ， 部分 为斜 少 断 口。试 样 破 坏 无 明显 塑 性 变 形 ， 似 于 脆 类 性 断 口。脊 柱 做 为 神 经 中枢 和运 动 枢 纽 ， 它
的， 由于试 样系 采 用新 鲜脊 柱 椎 骨加 工成 的 ，
能 比较 真实 的反 映椎 骨在 动 载荷 下 消耗 能 量
康 状况 等 因素 影 响 ， 除此 之外 ， 于 脊椎 的不 对 同节段 取样 部位 和 方 向等 都对 冲击韧 性 值有
一
定影响。
脊 柱损 伤是 多 种 多样 的 ， 的 在 运 动 中 有 损 伤 ， 的在 静止 时 遭受 暴 力损 伤 ， 总而 言 有 但 之 ， 些 损伤 都是 在 动载 荷作 用 下 ， 这 超过 脊 柱