标准试件的冲击韧性测试方法
混凝土抗冲击性能试验方法
混凝土抗冲击性能试验方法一、前言混凝土结构是现代化建筑的重要组成部分，而在各种天气和环境条件下，混凝土结构不可避免地会遭受各种力的冲击，如风暴、地震、交通事故等，因此混凝土结构的抗冲击性能是极其重要的。
本文旨在介绍混凝土抗冲击性能试验方法。
二、混凝土抗冲击性能试验方法的定义混凝土抗冲击性能试验方法是指通过实验测试，以确定混凝土结构抵御冲击荷载的能力的方法。
三、试验设备1. 冲击试验机：能够提供冲击荷载，并能够测量荷载大小和冲击时间。
2. 圆柱形或正方形模具：用于制备混凝土试件。
3. 混凝土搅拌机：用于混合混凝土试件的原材料。
4. 金属筛子：用于筛选混凝土试件的原材料。
5. 电子天平：用于称量混凝土试件的原材料。
6. 温度计：用于测量混凝土试件的温度。
四、试验样品的制备1. 混凝土试件的尺寸应符合国家规定的标准，一般为直径150mm、高300mm的圆柱形试件或边长150mm、高300mm的正方形试件。
2. 混凝土试件的配合比应符合国家规定的标准，应根据试验要求和试验目的来确定。
3. 混凝土试件的制备应按照相关标准的规定进行，制备好的混凝土试件应进行表面处理，确保表面平整，无明显缺陷。
五、试验步骤1. 将混凝土试件放置在冲击试验机的冲击台上，确保试件与台面平稳接触。
2. 设置冲击荷载大小和冲击时间，根据试验要求和试验目的来确定。
3. 开始进行冲击试验，记录混凝土试件在冲击过程中的变形情况，并记录荷载大小和冲击时间。
4. 重复进行多次试验，以获得更准确的试验结果。
5. 在试验过程中，应注意对试验设备的维护和保养，确保试验的准确性和可靠性。
六、试验结果的分析与评价1. 根据试验数据，计算混凝土试件的冲击强度和冲击韧性，进行分析和评价。
2. 根据试验结果，评估混凝土结构的抗冲击性能，为混凝土结构的设计和施工提供参考。
七、后续工作1. 根据试验结果，优化混凝土结构的设计和施工方案。
2. 进一步研究混凝土抗冲击性能的影响因素，不断提高混凝土结构的抗冲击性能。
材料冲击实验
5、描述材料和结构冲击的实验技术,包括测试手段和试验方法，并分别简单介绍其用途、优缺点。
材料冲击实验是一种动态力学实验，它是将具有一定形状和尺寸的U 型或V 型缺口的试样，在冲击载荷作用下折断，以测定其冲击吸收功K A 和冲击韧性值K ∂的一种实验方法。
冲击试验是材料性能不可缺少的检验项目。
冲击功能够直观反应材料的冲击韧性。
1 材料冲击实验原理冲击实验通常在摆锤式冲击试验机上进行，其原理如图1a 所示。
实验时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（图1b ）。
然后将具有一定重量的摆锤举至一定的高度1H ，使其获得一定位能1mgH 。
释放摆锤冲断试样，摆锤的剩余能量为2mgH ，则摆锤冲断试样失去的势能为21m g -H mgH 。
如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：K A 的具体数值可直接从冲击试验机的表盘上读出，其单位力J 。
将冲击吸收功K A 除以试样缺口底部的横截面积N S (cm 2)，即可得到试样的冲击韧性值K ∂（J/cm 2）：对于Charpy U 型缺口和V 型缺口试样的冲击吸收功分别用KU A 和KV A 表示，它们的冲击韧性值分别用KU ∂和KU ∂表示。
K ∂作为材料的冲击抗力指标，不仅与材料的性质有关，试样的形状、尺寸、缺口形式等都会对K ∂值产生很大的影响，因此K ∂只是材料抗冲击断裂的一个参考性指标。
只能在规定条件下进行相对比较，而不能代换到具体零件上进行定量计算。
2 实验设备2.1 冲击试验对试验机砧座和支座的要求2.1.1 支座的两个支撑面应平行，且相差不应超过0.05mm 。
支座应使试样的轴线与摆锤轴线的平行度在3/1000以内。
2.1.2 砧座两个支撑面应平行，且相差不应超过0.05mm 。
支座两个支撑面所在平面和砧座两个支撑面所在平面之间的夹角应为90±0.1°。
2.1.3 砧座曲率半径1mm 。
机械工程中塑料材料力学性能测试及分析
机械工程中塑料材料力学性能测试及分析塑料材料广泛应用于机械工程领域，例如汽车零部件、家电产品等。
塑料的力学性能对于产品的质量和可靠性至关重要。
因此，进行塑料材料力学性能测试及分析具有重要意义。
一、拉伸强度测试拉伸强度是衡量塑料材料抗拉断能力的指标之一。
拉伸强度测试通常使用万能试验机进行。
首先，将塑料样品制备成标准尺寸，然后将样品夹于两个牵引夹具之间。
通过施加拉力，逐渐增加载荷直到材料断裂。
测试过程中，记录下拉力和拉伸位移的变化，从而得到应力-应变曲线。
根据应力-应变曲线，可以计算出材料的拉伸强度和断裂伸长率等指标。
二、冲击韧性测试塑料材料的冲击韧性是衡量其抵抗冲击破坏能力的指标。
常见的冲击韧性测试方法有夏比冲击强度测试和缝合剪切冲击强度测试。
夏比冲击强度测试使用夏比冲击强度试验机进行，将样品定位在夹具中央，在弗拉尔奇试样上以标准速率施加冲击载荷，通过测量样品破裂后的能量吸收来评估材料的冲击韧性。
缝合剪切冲击强度测试则是采用剪切冲击试验机进行，通过测量材料在不同温度下的缝合剪切冲击强度，评估材料的冲击性能。
三、硬度测试硬度是一种衡量材料硬度和抗刮伤能力的物理性能参数。
常见的塑料材料硬度测试方法有巴氏硬度测试和仪表硬度测试。
巴氏硬度测试是通过将巴氏针尖压入材料表面，根据巴氏硬度计示数来评估材料的硬度。
仪表硬度测试则采用仪表硬度计进行，常用的仪表硬度测试方法有布氏硬度、维氏硬度和洛氏硬度等。
四、刚度测试刚度是指材料对应力的抵抗能力，对塑料材料而言，刚度直接影响材料的承载能力、变形行为等。
常见的刚度测试方法有弯曲刚度测试和剪切刚度测试。
弯曲刚度测试通过施加弯曲载荷，测量材料在不同弯曲跨度下的挠度来评估材料的刚度。
剪切刚度测试则是通过测量材料在剪切荷载作用下的变形量和应力来评估材料的刚度。
综上所述，机械工程中塑料材料的力学性能测试及分析对于评估材料的质量和可靠性具有重要意义。
通过拉伸强度测试、冲击韧性测试、硬度测试和刚度测试等方法，可以全面了解塑料材料的力学性能，为机械工程应用提供科学依据。
材料的冲击韧性及低温韧性课件
材料的内部微孔洞和裂纹等缺陷对低温韧性 也有影响。这些缺陷在低温环境下可能导致
材料的脆性断裂。
材料的热处理与加工工艺
材料的热处理可以改变其内部组织结构，进而影响其 低温韧性。例如，淬火可以提高材料的硬度，但可能 降低其韧性。
ห้องสมุดไป่ตู้
加工工艺对材料的低温韧性也有影响。例如，冷加工 可以增加材料的硬度，但可能导致其韧性降低。而适 当的热处理和回火则可以恢复和提高材料的韧性。
智能化制造
未来将采用更加智能化的 制造工艺和方法，以提高 材料的冲击韧性和低温韧 性，并降低制造成本。
THANKS
材料的冲击韧性及低温韧 性课件
目
录
• 材料冲击韧性与低温韧性的关
• 材料冲击韧性及低温韧性的应
01 材料冲击韧性的概述
冲击韧性的定义
01
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。
02
冲击韧性表征了材料在冲击载荷 下的抗脆断性能。
冲击韧性的重要性
冲击韧性是材料的重要力学性能指标 之一，对于承受冲击载荷的构件和零 件非常重要。
02 材料低温韧性的概述
低温韧性的定义
低温韧性是指材料在低温环境下抵抗冲击断裂的能力。
材料的低温韧性对于其在低温环境下的使用性能至关重要。
低温韧性的重要性
材料在低温环境下使用时，由于温度降低，材料的力学性能 会发生变化，脆性增加，韧性降低。
如果材料不具备足够的低温韧性，就可能在低温环境下发生 脆性断裂，导致设备或结构失效。
深空探测
高低温韧性材料被用于制造深空探 测设备的结构和部件，以承受极端 温度和环境条件的影响。
材料冲击韧性及低温韧性的未来发展趋势
标准试件的冲击韧性测试方法.doc
标准试件的冲击韧性测试方法.doc
拉伸冲击韧性测试是材料性能分析中的一个重要方面，它可以检查材料可以承受的动态产生的机械应力，以确定其可靠抗击性能。
在这方面，采用拉伸冲击试验，就是机械结构加工制造过程中，用来决定材料缺陷大小和分布情况，也可以用来计算防护材料表面的硬度等。
拉伸冲击韧性测试主要用来发现晶体缺陷，破裂表面质量、分层状况，硬度、弹性模量和耐久性等性能。
在拉伸冲击韧性测试中，采用"拉伸-冲击-拉伸"结构进行测试。
即首先，将标准试件固定在拉伸机上，以一定的应力缓慢拉伸，为之后的冲击测试做准备；接着，将冲击装置安装到拉伸试验机后面，使用一定的能量将标准试件快速冲击；最后，再次将标准试件固定到拉伸机上，再次进行拉伸。
拉伸冲击韧性测试对于研究材料冲击硬度和动态抗拉强度具有重要意义，但是这种测试也存在一定的局限性。
主要在于，它必须在有恒定温度和湿度的室内环境下进行，因为材料温度和湿度对测试结果有很大影响，还需要有高精度的测试仪器；此外，拉伸冲击试验通常只能对固态材料进行检测，对液态材料则不适用。
因此，拉伸冲击韧性测试可以有效检测材料抗击性情况，它在工程设计和验证过程中发挥着重要作用。
只有采用正确的方法，结合合适的仪器进行测试，实验结果才能被正确读取，这样才能使材料可靠耐用。
第三章 材料的冲击韧性及低温韧性
三、冲击脆化效应 由于冲击载荷下的应力水平较高，可使许多位 错源同时开动，结果在单晶体中抑制了易滑移阶段 的产生和发展。此外，冲击载荷还增加位错密度和 滑移系数目，出现孪晶，减小位错运动自由行程的 平均长度，增加点缺陷浓度。上述诸点均使金属材 料在冲击载荷作用下塑性变形难以充分进行,导致 屈服强度和抗拉强度提高。
(2)工程意义: ①反映出原始材料的冶金质量和热加工产品质量； ②测定材料的韧脆性转变温度； ③对σs大致相同的材料，根据AK值可以评定材料对 大能量冲击破坏的缺口敏感性。
11
Introductions of Material Properties
2.多次冲击
(1)某种冲击能量A下的冲断周次N； (2)要求的冲击工作寿命N时的冲断能量A 多冲抗力取决于塑性和强度： ①A高时，取决于塑性； A低时，取决于强度。
溶质原子占据溶剂晶格中的结点位臵而形成的固溶体 称臵换固溶体
杂质元素S、P、Pb、Sn、As等使钢的韧性下降。
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Introductions of Material Properties
3.显微组织的影响 （1）晶粒大小 细化晶粒能使材料韧性增强 韧脆转变温度降低 细化晶粒尺寸是降低 冷脆转变温度的有效措施
Introductions of Material Properties
第三章 材料的冲击韧性及低温韧性
1
Introductions of Material Properties
3.1
冲击弯曲试验与冲击韧性
高速作用于物体上的载荷称为冲击载荷 冲击载荷与静载荷主要区别在于加载速率不同
加载速率即载荷施加于试样的速率，用单位时间内应力 增加的数值表示
（4） T工作≥NDT+67℃（FTP）， σ工作达到σb 发生韧性断裂
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。
产品冲击试验标准
产品冲击试验标准的重要性产品冲击试验是评估产品在运输、储存和使用过程中所承受的冲击力的一种方法。
它可以帮助生产商确定产品的结构强度和抗冲击能力，从而确保产品在正常使用情况下的安全性和可靠性。
因此，制定和遵守适当的产品冲击试验标准对于保障消费者权益，维护企业声誉和市场竞争力至关重要。
首先，产品冲击试验标准确保了产品的质量和安全性。
通过模拟实际使用过程中的冲击情况，产品冲击试验可以帮助生产商评估产品的结构强度，以确保其能够承受意外冲击而不会破损或造成伤害。
标准化的冲击试验方法和要求还可以使不同生产商的产品具有可比性，消费者能够更好地选择符合自身需求的产品。
其次，产品冲击试验标准可以提高产品的可靠性和耐用性。
通过在实验室环境下模拟各种冲击情况，生产商可以发现并解决潜在的设计或制造缺陷，从而提升产品的质量和性能。
标准化的试验方法还可以确保生产商在生产过程中遵循一致的品质控制标准，从而减少产品的不良率和质量问题。
此外，遵守产品冲击试验标准有助于维护企业声誉和市场竞争力。
在全球化的市场环境下，消费者对产品质量和安全性的关注越来越高。
如果企业无视产品冲击试验标准，其产品可能会因为质量问题或安全隐患而受到负面评价，从而损害企业声誉并失去市场份额。
相反，遵守标准并通过相关认证可以增强消费者对产品的信任和满意度，提升企业的品牌形象和竞争优势。
综上所述，产品冲击试验标准对于保障消费者权益、维护企业声誉和市场竞争力具有重要意义。
制定和遵守适当的标准可以确保产品的质量和安全性，提高产品的可靠性和耐用性，并增强企业在市场上的竞争力。
因此，生产商和相关利益方应当高度重视产品冲击试验标准，并积极采取措施确保其有效实施。
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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。