材料力学实验指导书 （五）

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实验七 金属材料的冲击实验

一、实验目的

测定和比较不同金属材料的冲击韧度，并观察破坏情况。

二、实验设备

1．冲击试验机

2．游标卡尺

三、实验概述

1．金属材料在动载荷作用下与静荷作用下所表现的性能是不同的。在静荷下表现良好塑性的材料，在动荷下可以呈现出脆性。因此，承受动荷作用的材料需进行冲击实验，以测定其动荷力学性能。工程上常用冲击弯曲实验来检查产品质量，揭露在静荷实验时不能揭露的内部缺陷对力学性能的影响，以及用来揭示材料在某些条件下（如低温等）具有脆性倾向的可能性。

2．试件抵抗冲击破坏的能力通常以冲击韧度α_K表示：

式中，W — 冲断标准试件所消耗的能量。

A — 试件切槽削弱处之最小横截面积。

冲击韧度α_K是反映材料抵抗冲击载荷的综合性能指标，它随着试件的绝对尺寸、缺口形状，实验温度等条件的变化而不同。为了保证实验结果能进行比较，试件的形状，尺寸及试验条件等在有关的实验标准中均有所规定。

3．冲击试件：本实验采用的是我国通用的标准试件如图10所示。实验时试件放置情况如图11所示。

4．冲击试验机。其原理如图12所示

绕水平轴转动的摆杆下部装有摆锤，摆锤中央凹口中装有冲击刀刃。冲击前，装好试件，将摆锤按规定抬起一角度α₁，当摆锤自由下落时，将试件冲断，由于冲断试件消耗了一部分能量，因此摆锤能继续向左运动摆起一个角度α₂。所以冲断试件的能量为

此能量E可直接在机器的度盘上读出。

四．实验步骤

1．记录室温。

2．测量试件尺寸。

3．检查机器，校正零点。检查机器运动部分和钳口座等的固结情况。校零点用空摆实验进行。

4．安装试件。将摆锤拉起一角度，然后将试件放入钳口座，并用样板校正位置以对准刀刃。

5．将度盘上指示副针拨至度盘左端，准备实验。

6．冲击实验。将电器控制盒拿在手中，操作者与观察者均远离试验机一米以上。打开控制盒上开关，并按下“摆臂下降”按钮，试验机上的升摆装置便自动下降并挂住摆杆后自动回升到某一角度。之后，再检查一下有无障碍物及其它不安全因素，一切妥善后，按动“冲击”按钮，便自动脱钩，摆锤自由下落，冲击试件，并向另一边摆至α₂角度，当其再度回落后，便可按下“摆臂夹紧”按扭，使摆锤较快停止摆动。

7．记下E值，观察破坏断面，绘下草图。然后，整理机器，结束实验。

五、注意事项

1．本实验要特别注意安全。先安试件，后再升起摆锤，严禁先升摆锤，后安试件。因为这样很危险。

2．冲击时，同学们一律不得站在面对摆锤运动的方向上，以免试件飞出伤人。

待续。

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