沖擊試驗(yàn)的小常識(shí)知識(shí)
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2013年10月17日 11:27
沖擊試驗(yàn)一般是確定軍民用設(shè)備在經(jīng)受外力沖撞或作用時(shí)產(chǎn)品的安全性、可靠性和有效性的一種試驗(yàn)方法。
一種動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn),主要用來(lái)測(cè)定沖斷一定形狀的試樣所消耗的功,又叫沖擊韌性試驗(yàn)。
根據(jù)試樣形狀和破斷方式,沖擊試驗(yàn)分為彎曲沖擊試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)沖擊試驗(yàn)和拉伸沖擊試驗(yàn)三種。橫梁式彎曲沖擊試驗(yàn)法操作簡(jiǎn)單,應(yīng)用zui廣。
沖擊試樣世界各國(guó)常用的彎曲沖擊試樣如圖2所示。中國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用橫梁式試驗(yàn)法,所用標(biāo)準(zhǔn)試樣以U形缺口試樣和V形缺口試樣為主。
沖擊試樣所消耗的功,稱為沖擊功Ak。將Ak除以缺口處橫截面積F,則得沖擊韌度ak,單位為J/cm2。ak值沒(méi)有明確物理意義,因?yàn)闆_擊功并非沿著缺口處截面積均勻消耗。因此,ak值不能直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算。同一種金屬材料,缺口越尖越深,則塑性變形體積愈小,吸收功也愈小,材料的韌性也就愈低。因此,對(duì)于不同尺寸和缺口的試樣,所得結(jié)果不能互相換算和比較。
彎曲沖擊試驗(yàn)是20世紀(jì)初夏比(G.Charpy)提出的,以后獲得廣泛使用。在工程上主要是用它評(píng)定冶金質(zhì)量和加工工藝質(zhì)量,以及測(cè)定韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度。如試樣上預(yù)制疲勞裂紋,用示波圖或其他方法求出載荷-時(shí)間曲線和載荷-位移曲線,還可測(cè)得動(dòng)態(tài)開(kāi)裂發(fā)生的斷裂韌度KId和已擴(kuò)展裂紋停止擴(kuò)展的斷裂韌度KIA等。
韌性-脆性轉(zhuǎn)變是金屬材料隨溫度降低由韌性狀態(tài)過(guò)渡到脆性狀態(tài)致使沖擊韌度急劇降低的現(xiàn)象。金屬材料典型的沖擊功與溫度的關(guān)系曲線。從韌性角度選材,zui重要的是要知道韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度Tk(℃)。Tk通常是根據(jù)沖擊功(或沖擊韌度)、斷口形貌特征、變形特征與溫度的關(guān)系求得。其方法是:①選取一定沖擊功所對(duì)應(yīng)的溫度為T(mén)k;②若用夏比V形缺口試樣,則對(duì)應(yīng)于沖擊功為15英尺-磅(20.34J)的Tk用V15TT表示;③或用斷口面積上出現(xiàn)50%結(jié)晶狀斷口時(shí)的溫度為T(mén)k,以50%FATT表示;④還有以沖擊功曲線開(kāi)始上升的溫度來(lái)定義Tk,為零塑性轉(zhuǎn)變溫度,用NDT表示。顯然,Tk因選用標(biāo)準(zhǔn)不同而異,使用Tk時(shí),一定要注意定義Tk的標(biāo)準(zhǔn)。
其他試驗(yàn)傳統(tǒng)的彎曲沖擊試樣過(guò)小,不能反映實(shí)際構(gòu)件中的應(yīng)力狀態(tài),所以不能滿足特殊要求。50年代起,先后提出了落錘試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)等方法,實(shí)際上都是使用大型夏比試樣的彎曲沖擊試驗(yàn)。落錘試驗(yàn)(DWT)主要用于測(cè)定金屬鋼板的NDT,試樣的厚度與實(shí)際使用的板厚相同,并且寬度加大。動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)(DT)用來(lái)測(cè)定動(dòng)態(tài)撕裂功和NDT。
根據(jù)落錘試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)求得的NDT,可以建立表征應(yīng)力、缺陷和工作溫度關(guān)系的斷裂分析圖。
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