冲击断裂实验

HarbinEngineeringUniversity现代力学实验技术实验报告实验题目：冲击断裂实验姓名：王方鑫班级：土木工程学号：S315020034实验时间：2015年11月25日组成员：王方鑫、韩天一、王笑笛成绩预习操作实验报告教师签章力学与工程技术实验教学中心哈尔滨工程大学摆锤冲击断裂实验一、实验目的1、了解冲击实验的意义，以及材料在冲击载荷作用下所表现的性能；2、测定低碳钢的冲击韧度值k；3、了解450PKP示波冲击试验的特点及其使用操作规范并通过450PKP示波冲击试验机检测金属材料的冲击韧度并观察金属材料的破坏情况。二、实验仪器450PKP示波冲击试验机、游标卡尺。450PKP示波冲击试验机摆锤冲击示意图三、实验材料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k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颁布标准制作。故测定k值得冲击试验实质上是一种比较性试验，其冲击试件形状如图所示。哈尔滨工程大学本实验采用GB/T229-1994标准规定的10mm×10mm×55mmU形缺口或V形缺口试件。四、实验原理冲击试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。往往在静荷下具有良好塑性性能的材料，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，化学成分和加载时温度，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。冲击韧度值计算公式：kWA其中，W—冲断试件时所消耗的功；A—试件缺口横截面积；五、实验过程1、测量试件尺寸哈尔滨工程大学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。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。4、使摆锤落下，冲断试件，然后刹车，读出试件冲断时消耗的功。六、实验数据处理分析哈尔滨工程大学试件编号试件尺寸()mm槽口尺寸()mm槽口截面面积2()mm冲击吸收功()J冲击韧度2()Jmm19.99×9.987.2780.075.001.033729.94×9.937.3180.060.200.8293310.00×9.977.6380.057.000.749349.96×9.977.4380.066.000.891059.98×9.967.2880.059.000.813769.99×9.987.3980.066.000.895079.92×10.007.2380.047.000.650189.96×9.997.1580.050.000.700七、实验结果分析有上述实验数据结果可知，不同尺寸试件在冲击试验中所表现出的冲击韧性略有不同，但相差不大，通过断裂试件的截面积可知，冲击韧度受试件的尺寸，以及缺口尺寸的影响。八、结论与思考1、关于冲击韧性值：k值取决于材料及其状态，同时与试样的形状、尺寸有很大关系。k值对材料的内部结构缺陷、显微组织的变化很敏感，如夹杂物、偏析、气泡、内部裂纹、钢的回火脆性、晶粒粗化等都会使其明显下降。条件很难达到统一，所以冲击韧性不能用于定量计算，只能用于相对比较。2、冲击试样的开口问题：在试样上制作切口的目的是为了使试样承受冲击载荷时在切口附近造成应力集中，使塑性变形局限在切口附近不大的体积范围内，并保证试样一次冲断且使断裂发生在切口处。冲击试样尺寸精度对冲击功的影响取决于尺寸偏差有多大，如果说只是几道的偏差这对冲击吸收功不会产生大的影响，但是如果偏差过大，而试样缺口处的尺寸是精确的，这样就使得缺口下面的高度偏大或是偏小，这样就会严重影响冲击吸收功。而缺口处的尺寸精度对冲击吸收功有着非常严重的影响。若缺口深度偏大，则会造成冲击吸收功偏低；若缺口深度偏小，则会造成冲击吸收功偏高。但是，缺口尺寸无论是偏大还是偏小对剪切面积的评定都不会产生影响。