实验14 材料的冲击拉伸测试
罗仁安 编写
在冲击载荷下，材料的机械性质和静载荷下的机械性质是不相同的，实验证明，材料受到冲击时，屈服极限和强度极限都将提高，而断裂时塑性变形却降低。各种材料冲击破坏时，需要消耗一定的能量，衡量材料抵抗冲击能力的韧度就是按消耗能量多少来计算的。确定材料冲击韧度，工程上通常采用弯曲冲击试验。金属内部的缺陷和晶粒的大小，对冲击特别敏感，这在静载荷实验中是难以发现的。同样，复合材料的内部缺陷和材料的复合效果，对冲击特别敏感，这在静载荷实验中是难以发现的。因此，冲击试验也是用来鉴别材料品质好坏的一个重要方法。
一、实验目的
1.测定复合材料、钢材、铸铁（选做一种）的冲击韧度，观察破坏情况，并进行比较。
2.了解材料的三点弯曲冲击试验、悬臂支撑冲击试验、冲击拉伸试验三种冲击加载的实验模式。
二、实验设备
Zwick 5113摆锤式示波冲击试验机，游标卡尺。
三、试件
1.金属材料试件。
为了使试验结果能够进行比较，金属材料试件其形状尺寸和表面光洁度，必须采用国家规定的标准试件。
2.非金属材料或复合材料试件。
为了使试验结果能够进行比较，材料试件其形状尺寸和表面光洁度等要求，必须采用相应的国家规定标准。
四、冲击断裂试验原理
把试件安置在冲击试验机的机座上，使它受冲力而折断。记录试件折断所消耗的能量U。将U除以缺口横截面面积A 得材料的韧度
：
上式表明：所谓冲击韧度就是试件刻槽处单位横截面积上所消耗的冲击功。
愈大，材料的冲击韧性愈好。在试件上开槽，目的是为了使试件在该处折断，能量为其削弱处全部吸收，而且观察材料对应力集中等缺陷的敏感程度。
将摆锤悬挂在轴0 上，使它向上抬起
角。于是摆锤具有一定的位能。试验时，使摆锤自由下落，则其所具有的位能将转化为动能，冲击安装在机座上的试件，将试件冲断，这时摆锤已经不能摆到
角的高度而只能达到
角的位置，摆锤位能的减小，正好被冲击折断试件所吸收（如果不计摩擦等损失），减小的数值由刻度盘直接读出。
进行试验时，应当先按置试件，然后再举起摆锤。试件折断后切勿马上拣回，以免摆锤伤人，无论何时，都要特别注意轻放，保证人身安全。
五、实验步骤
1.试验前必须对试验机是否正常进行检查，以保证试验时的安全和避免机件的损破。
2.空击试验，校正表盘零点。
3.按装试件，测定其冲击韧度。
六、实验结果处理
1.根据试件折断所消耗的能量，计算碳钢、铸铁或其他材料的的
，并进行比较。
2.观察各种材料断口差异。
七．注意事项
1.要严格遵守操作规程。
2.摆锤抬起后绝对不许进入摆锤的打击范围内，否则会产生严重的人身事故。
3.抬摆锤时，注意听销子落入孔声之后即慢慢地放下锤头，放下摆锤过快则有切断销子的危险。
4.冲击时手柄应在“冲击”位置停放一个时候，待摆锤冲至最高位置并开始反向摆回时，再将手柄向“停止”位置扳动，否则将使读数作废。
5.锤在冲击后摆动时，绝对不允许把手柄扳回至“预备”位置，否则插销将可能被剪断，或者使摆杆损坏。
八、预习与思考题
1.冲击韧度有什么实际意义?
2.为什么冲击试件要有切槽?
3.冲击韧度
的单位是什么? 它的物理意义是什么?
4.试验中要记录哪些数据?