《金屬力學(xué)性能測試》課件-沖擊試驗

1.沖擊試驗概述和影響因素《金屬力學(xué)性能測試》沖擊載荷場景起落架鍛錘鑿巖機沖擊試驗發(fā)展歷程沖擊試驗自1905年左右問世由法國工程師夏比(Charpy)建立起來；夏比試驗：試樣在三點彎曲受力狀態(tài)下的簡支梁式?jīng)_擊彎曲試驗；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；鑰匙孔型試樣的問題：不太適宜確定脆性轉(zhuǎn)變溫度；ASTM美標規(guī)范的改變：1968年以后改用標準夏比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。中國的沖擊試驗國家標準1963年制定了GB229--1963GB/T229-1994GB/T229-2007GB/T229-2020夏比沖擊試驗金屬沖擊試驗01夏比沖擊試驗02艾氏沖擊試驗03落錘沖擊試驗夏比沖擊試驗金屬夏比沖擊試驗是應(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，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)量影響沖擊試驗結(jié)果的主要因素（三）與試驗機有關(guān)的因素標準試樣的沖擊刀刃和支座試驗機的精度影響沖擊試驗結(jié)果的主要因素（四）與試驗過程有關(guān)的因素試驗溫度試樣與擺錘、支座及砧座的相對位置V型缺口試樣對中夾鉗2.沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備《金屬力學(xué)性能測試》沖擊試驗原理、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；鉚釘槍等等；沖擊試驗原理、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。沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗的應(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或作為評定某些結(jié)構(gòu)件壽命與可靠性的性能指標。沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗原理沖擊試驗的分類很多，從實驗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。在彎曲沖擊試驗中又可分為簡支梁沖擊（夏比沖擊試驗）和懸臂梁沖擊（艾氏沖擊試驗）。沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗原理沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗原理將待測定的材料先加工成標準試樣，然后在試驗機支座上，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起h?高度，于是：K=Gh1-Gh2=G（h1-h2）沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗原理其單位用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。沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗原理式中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。——沖擊韌度，kJ/m2、J/cm2。沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗原理動畫沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備沖擊試樣沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備沖擊試樣V型缺口夏比沖擊試樣沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備選擇試樣類型的原則依據(jù)試驗材料的產(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原理、試樣和設(shè)備當(dāng)試驗材料厚度＜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。沖擊試樣試樣類型和小尺寸試樣沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備焊接接頭沖擊試樣的形狀和尺寸與相應(yīng)的標準試樣相同，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原理、試樣和設(shè)備樣坯切取應(yīng)按相關(guān)產(chǎn)品標準或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。沖擊試樣試樣制備沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備需熱處理的樣品，應(yīng)在最后精加工之前進行熱處理；試驗前應(yīng)對試樣進行適當(dāng)標記，標記位置應(yīng)盡量遠離缺口，且不得標在與支座、砧座或擺錘刀刃接觸的面上，試樣標記應(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原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗機沖擊試驗機是指對試樣施加沖擊試驗力進行沖擊試驗的設(shè)備。按顯示方式分為：度盤顯示、液晶顯示、微機顯示；按自動化程度分為：手動、半自動、全自動沖擊試驗機；沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗機按試驗材料分為：金屬試驗機（主要是各種金屬的沖擊性能測試，通常沖擊能量較大）和非金屬試驗機（各種塑料、橡膠的沖擊性能測試，通常沖擊能量較小）；按結(jié)構(gòu)分為：簡支梁沖擊試驗機和懸臂梁沖擊試驗機；按試驗方式分為：落錘沖擊試驗機和擺錘沖擊試驗機；沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗機由機架、擺錘、砧座、指示裝置及擺錘釋放、制動和提升機構(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擺錘刀刃沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗機由機架、擺錘、砧座、指示裝置及擺錘釋放、制動和提升機構(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擺錘刀刃沖擊試驗原理、試樣和設(shè)備沖擊試驗機類型全自動沖擊