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简支梁冲击试验

在简支梁冲击试验中,使用简支梁摆锤冲击试验机使材料试样断裂。 对于该试验,试样居中放置在摆锤冲击试验机上,用摆锤撞击试样并使其断裂。

简支梁冲击试验是一种破坏性试验方法,用于高应变速率下的材料表征。 可以对塑料和金属执行该试验。

简支梁冲击试验以表面积相关能量值的形式提供高应变速率下材料冲击强度的特性值。 该试验通常在环境温度或低温下进行。

试样 标准 测试程序 特性值 温度影响 产品 自动化 与悬臂梁的区别 常见问题解答

用于简支梁试验的试样

在简支梁冲击试验中,试样由待测材料加工而成。试样尺寸在相应的标准中有规定。试样可以无缺口,也可以有V形(简支梁V形缺口试验)或U形缺口(简支梁U形缺口试验)。

简支梁冲击试验的标准

塑料的简支梁缺口冲击试验
ISO 179-1(非仪器化冲击强度试验)和ISO 179-2(仪器化冲击强度试验)标准描述了用于测定塑料冲击和缺口冲击强度的简支梁冲击试验。
至 塑料的简支梁缺口冲击试验
金属简支梁缺口冲击试验
ISO 148-1
至 金属简支梁缺口冲击试验
金属简支梁和悬臂梁缺口冲击试验
ASTM E23
至 金属简支梁和悬臂梁缺口冲击试验

试验程序

简支梁冲击试验在3点弯曲工装中进行。 简支梁试样居中放置在摆锤冲击试验机的支座上,紧靠两个砧座。 对于带缺口的试样,缺口面向远离摆锤的方向,位于摆锤撞击试样点的正对面。

摆锤以规定的能量撞击试样,只需一击即可使其断裂(破坏)。 当试样断裂时,摆锤会转移其部分动能,因此摆锤无法返回至其原始下落高度。 测量高度差即为吸收的能量值,冲击能量W(以焦耳为单位)。 在仪器化简支梁试验中,通过记录力-时间序列或力-位移序列来测定消耗的冲击能量。

支座

支座在摆锤冲击试验机中提供一个水平面,简支梁试样放置在该水平面上。

砧座

砧座在摆锤冲击试验机中提供一个垂直面,简支梁试样在试验期间靠在该垂直面上。

刀刃

刀刃或击锤是摆锤的一部分,用于撞击简支梁试样。

击锤的中心

击锤的中心位于摆锤的刀刃上,正好对着缺口或在试样(无缺口试样)的中心撞击简支梁试样。

简支梁试验特性值

冲击能量

冲击能量被定义为使简支梁试样断裂所需的能量。 冲击能量通过试样断裂后的摆锤势能差和摆锤落角来测定。

冲击强度

冲击强度(也称为缺口冲击强度)通过简支梁试验来测定,可让我们了解材料对冲击载荷的抵抗能力或材料能够承受多大的冲击而不断裂。 缺口冲击强度以J/cm²显示

力-位移曲线/力-时间曲线

只能通过仪器化简支梁冲击试验来测定力-时间曲线。 在仪器化试验中,根据应用的不同,可使用压电式力传感器或应变片在冲击过程中对力进行测量。

除了那些在非仪器化试验中测定的参数外,仪器化简支梁试验还可用于测定其他参数:

  • 最大力
  • 最大力时的挠度
  • 达到最大力时的能量
  • 断裂时的挠度
  • 断裂时的能量

不同温度条件下的简支梁冲击试验

由于断裂或失效行为取决于温度,因此简支梁冲击试验通常在整个工作温度范围内进行。 下图显示材料在什么温度以及到何种程度时会变脆(韧-脆转变)。

示例图显示,低碳钢在-40 °C时的强度相对于0 °C时的强度降低了25 %。塑料表现出类似的行为,但通常要明显得多。 还经常在不同温度下对塑料进行冲击试验。

为了准确地测定冲击强度与温度的关系,必须在将低温试样从温控环境中取出的5秒内对其进行撞击。

用于简支梁冲击试验的摆锤冲击试验机

自动简支梁冲击试验

简支梁冲击试验也可自动进行。 自动化解决方案的好处是消除了操作人员影响,如手的温度或湿度以及试样插入偏心或倾斜等,进而实现了测试结果的高度可再现性。 通过试验系统自动将试样与支座对齐并开始试验,也能确保获得可靠且可再现的结果。

全自动试验系统roboTest I支持用户对金属进行简支梁冲击试验。 该系统可用于在-180 °C至+300 °C的温度范围内自动测试多达450个缺口金属试样。坚固且绝缘的温度调节装置可确保试样温度均匀、准确。

全自动试验系统roboTest H可对塑料进行自动简支梁冲击试验。 冲击试验在常温或低温试样上进行。

简支梁冲击试验与悬臂梁冲击试验的区别

在简支梁V形缺口试验中,试样水平放置在摆锤冲击试验机中,撞击时通过其中心。在悬臂梁冲击试验中,试样垂直夹紧在摆锤冲击试验机中,摆锤将试样顶部折断。

相比悬臂梁冲击试验,简支梁冲击试验方法具有更广泛的应用,更适用于测试显示层间剪切断裂或表面效应的材料。 此外,简支梁试验方法在低温测试时也有优势。 由于试样支座离缺口较远,避免了热量快速传播到试样的重要区域,同时简化了外部冷却装置中的冷却过程以及向试验仪器的后续送样。

塑料悬臂梁冲击试验
ASTM D256
至 塑料悬臂梁冲击试验
悬臂梁冲击和缺口冲击强度,ISO 180
ISO 180标准描述了用于测定冲击和缺口冲击强度的塑料悬臂梁冲击试验。
至 悬臂梁冲击和缺口冲击强度,ISO 180
金属简支梁和悬臂梁缺口冲击试验
ASTM E23
至 金属简支梁和悬臂梁缺口冲击试验

使用摆锤冲击试验机和落锤试验机进行其他冲击试验

ISO 8256、ASTM D1822标准的拉伸冲击试验
塑料拉伸冲击试验提供基于冲击能量的材料特性,该特性通过在高应变速率下对标准化试样施加拉伸载荷来测定。当使用相同的摆锤和丁字头尺寸组合时,测试结果具有良好的可再现性。
至 ISO 8256、ASTM D1822标准的拉伸冲击试验
Dynstat弯曲和冲击弯曲试验
DIN 53435
DIN 53435标准的Dynstat弯曲试验、Dynstat冲击试验和缺口冲击试验用于表征塑料制成的部件的材料性能。
至 Dynstat弯曲和冲击弯曲试验
塑料圆盘样品的穿刺试验
在穿刺试验中,聚合物的冲击强度是在增加应变速率且多轴施加载荷的情况下测定的。
至 塑料圆盘样品的穿刺试验
冲击试验
对完整管材部件进行的冲击试验通常通过特殊的非仪器化落锤冲击试验机完成。
至 冲击试验
金属落锤冲击试验
DIN EN 10274、API 5L
至 金属落锤冲击试验

常见问题解答

简支梁冲击试验测量材料的冲击能量,然后再用它来测定冲击强度。

简支梁冲击试验用于测定缺口冲击强度,该强度表示材料对动态冲击载荷的抵抗能力。

简支梁冲击试验(也称为简支梁V形缺口试验)是一种材料测试方法,用于通过摆锤冲击试验机测定材料的冲击强度。

简支梁冲击试验以表面积相关值的形式提供高应变速率下冲击强度的特性值。 该试验测量相对于断裂表面的冲击能量(单位为焦耳)。

使用以下公式计算冲击强度: 缺口冲击强度 = 冲击能量 / (试样厚度*试样宽度)

在简支梁冲击试验中,摆锤会撞击材料试样并使其破坏。 在此过程中,试样吸收了部分冲击能量。 在简支梁试验中测定的冲击能量W以焦耳为单位。

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