冲击试验实验报告结论

冲击试验实验报告结论

冲击实验报告

一、实验目的

1、观察分析低碳钢材料在常温冲击下的破坏情况和断口形貌。 2、测定低碳钢材料的冲

击韧度?k值。 3、了解冲击试验方法。 二、实验设备

液晶全自动金属摆锤冲击试验机，游标卡尺。 三、实验材料

本实验采用gb/t 229?1994标准规定的10mm?10mm?55mm u形缺口或v形缺口试件。 四、实验步骤及注意事项

1、测量试件缺口处尺寸，测三次，取平均值，计算出横截面面积。

2、检查回零误差和能量损失：正式试验开始前在支座上不放试件的情况下“空打”一次：

（1）取摆：按“取摆”键，摆锤逆时针转动； （2）退销：按“退销”键，保险销退销；

（3）冲击：按“冲击”键，挂/脱摆机构动作，摆锤靠自重绕轴开始进行冲击； （4）

放摆：按“放摆”键，保险销自动退销，当摆锤转至接近垂直位置时便自动停摆； （5）清

零：按“清零”键，使摆锤角度值复位为零。注意：必须在摆锤处于垂直静止状态时方可执 行此动作。

第一次“空打”后显示屏上显示的空打冲击吸收功n1即为回零误差，此值经校正后应不

大于此摆锤标称能量值的0.1%。

3、正式试验：按“取摆”键，摆锤逆时针转动上扬，触动限位开关后由挂摆机构挂住，

保险销弹出，此时可在支座上放置试件（注意试件缺口对中并位于受拉边）。然后顺序执行以

上 “取摆”、“退销”、“冲击”、“放摆”动作。显示屏上将显示该试件的冲击吸收功和相应的 冲击韧度。

4、摆锤抬起后，严禁在摆锤摆动范围内站立、行走和放置障碍物。 1

n6n1，此值应不大于此摆锤标称能量值的10

五、实验数据记录及结果处理 篇二：冲击实验报告 冲击实验报告

一．实验目的

1. 掌握常温下金属冲击试验方法；

2. 了解冲击试验机结构、工作原理及正确使用方法。 二．实验设备

jbw-300冲击试验机及20#钢试样和40cr试样。 三．实验原理：

冲击试验是根据许多机器零件在工作时受到冲击载荷作用提出来的。冲击载荷是动载荷，它在短时间内产生较大的力，在这种情况下往往对材料的组织缺陷反映更敏感。在冲击试验中，我们认为材料存在截面突变、即缺口，冲击动能在

零件内的分布是不均匀的，在缺口处单位体积内将吸取较多的能量，从而使该处的应力、应

变值增大。因此，ak或ak值都是代表材料缺口敏感度。冲击载荷与静拉伸 的主要区别在于

加载速度不同。拉伸速度一般在10-4~10-2mm/s，而冲击速度为102~104mm/s，静载荷作用于

构件，一般不考虑惯性力的影响，而冲击载荷作用下惯性的作用不可忽视。 四﹑试样的制备

若冲击试样的类型和尺寸不同，则得出的实验结果不能直接比较和换算。本次试验采用

u型缺口冲击试样。其尺寸及偏差应根据gb/t229-1994规定，见图1-2。加工缺口试样时，应严格控制其形状﹑尺

寸精度以及表面粗糙度。试样缺口底部应光滑﹑无与缺口轴线平行的明显划痕。 五﹑实验原理

冲击试验利用的是能量守恒原理，即冲击试样消耗的能量是摆锤试验前后的势能差。试

验时，把试样放在图1－2的b处，将摆锤举至高度为h的a处自由落下， 冲断试样即可。摆锤在a处所具有的势能为：e=gh=gl(1-cosα)(1-1) 冲断试样后，摆锤在c处所具有的 势能为：

e1=gh=gl(1-cosβ)。(1-2)势能之差e-e1,即为冲断试样所消耗的冲击功ak: ak=e-e1=gl(cosβ-cosα) (1-3)式中，g为摆锤重力（n）；l为摆长（摆轴到摆锤重心的距离）（mm）；α为冲断试样 前摆锤扬起的最大角度；β为冲断试样后摆锤扬起的最大角度。图1-3冲击试验原理图 六﹑实验步骤

1. 测量试样的几何尺寸及缺口处的横截面尺寸。 2. 根据估计材料冲击韧性来选择试验机的摆锤和表盘。 3. 安装试样。。

4. 进行试验。将摆锤举起到高度为h处并锁住，然后释放摆锤，冲断试样后，待摆锤扬

起到最大高度，再回落时，立即刹车，使摆锤停住。

5. 记录表盘上所示的冲击功aku值.取下试样，观察断口。试验完毕，将试验机复原。

6. 冲击试验要特别注意人身的安全。 七﹑实验结果处理 1.计算冲击韧性值αku. aku

s0αku =(j/cm2) (1-4) 式中,aku为u型缺口试样的冲击吸收功(j); s0为试样缺口处断面面积(cm2)。 冲击韧性值αku是反映材料抵抗冲击载荷的综合性能指标，它随着试样的绝对尺寸﹑缺

口形状﹑试验温度等的变化而不同。

2.比较分析两种材料的抵抗冲击时所吸收的功。观察破坏断口形貌特征。 篇三：金属系列冲击试验报告金属系列冲击试验报告一． 试验目的

1. 了解摆锤冲击试验的基本方法。

2. 通过系列冲击试验，测定低碳钢、工业纯铁和t8钢在不同温度下的冲击吸收功， 拟合三种金属韧脆转变温度。 二． 基本原理：

韧性是材料承受载荷作用导致发生断裂的过程中吸收能量的特性。冲击吸收功的测量原理为冲击前以摆锤位能形式存在的能量中的一部分被试样在受冲击后发生断裂的

过程中所吸收。摆锤的起始高度与它冲断试样后达到的最大高度之间的差值可以直接转换成

试样在冲断过程中所消耗的能量，试样吸收的功称为冲击功（ak）。采用系列冲击试验，即测定材料在不同温度下的冲击吸收功，可以确定其韧脆转变温度，

即当温度下降时，由韧性转变成脆性行为的温度范(来自:www.XIelw.Com 写 论文网:冲击试验实验报告结论)围，在ak-t曲线上表现为ak值显著降低

的温度。曲线冲击功明显变化的中间部分称为转化区，脆性区和塑性区各占50%时的温度称

为韧脆转变温度（dbtt）。当断口上结晶或解理状脆性区达到50%时，相应的温度称为断口形 貌转化温度（fatt）。

脆性断裂：材料在低温断裂时会呈现脆性断裂，所谓脆性断裂即材料在极微小甚至没有

塑性变形及其预警的情况下所发生的断裂，低倍放大镜下断口形貌往往是光亮的结晶状。 解理断裂：当外加正应力达到一定数值后，以极速率沿特定晶面产生的穿晶断裂现象称

为解理。解理断口的基本微观特征是台阶、河流、舌状花样等。全韧型断口：断口晶状区面积百分比定为0%； 全脆型断口：断口晶状区面积百分比定 为100%；

韧脆型断口：断口晶状区面积百分比需用工具显微镜进行测量，计算出断口解理部分面

积，计算出断口晶状区面积百分比三． 试验材料、试样、以及设备仪器

2.1 按照相关国标标准gb/t229-1994 (金属夏比缺口冲击试验方法)要求完成试验测量 工作。

2.2 试验材料：低碳钢、工业纯铁和t8钢。试样外型尺寸：10mm*10mm*55mm，缺 口部位为u型槽。 2.3 试验设备与仪器 实验仪器：

冲击试样机：jb-30b，冲击试验机的标准打击能量为300j(±10j)，

打击瞬间摆锤的冲击速度应为5.0~5.5m/s。冲击试验机一般在摆锤最大能量的10%~90%范围内使用；实

验前应检查摆锤空打时被动指针的回零道，回零差不应超过最小分度值的四分之一。工具显微镜：目镜 10x，物镜2.5/0.08， 160/0.保温杜瓦瓶：对于高温或低温冲击试验，保温瓶应能将试验温度稳定在规定 值的±2℃ 之内。

温度计：测高温用的玻璃温度计最小分度值应不大于1℃，测低温用数字显示式热电偶

测温器。加热用电炉，烧杯，液氮，酒精，加持试样用镊子 四． 实验步骤

4.1 了解摆锤冲击试验装置，工作原理及冲击方式。

4.2 将三种试样分别做标记，标号为ⅰ、ⅱ、ⅲ，然后放置于温度分别为-60℃、-40℃、-30℃、-20℃、0℃、室温、沸水的介质中保温。

4.3 达到预定温度后，保温3分钟以上，然后准备进行冲击试验。 4.4 试样的支座要符合规定距离，坚固不松动，摆锤的刀口处于支座跨度的，摆锤 空

载运动时指针应指在零位。

4.5 冲击吸收功的试验测量。将试样快速准确的装卡到试验装置上，然后放下摆锤完成

冲

击试验。注意，当试验不在室温进行时，试样从高温或低温装置中移出至打断的时间不

应大于5秒，如不能满足要求，应采取过热或过冷的方法补偿温度损失。调试温度，以达到 试样规定的试验温度。

4.6 记录冲击功，并且根据断后形貌，在显微镜下观察计算韧脆区域比例，填入班级统 计 栏中。

五． 试验数据记录及处理 5.1 试验数据记录

表1 系列冲击试验第1组数据 表2 系列冲击试验第2组数据 5.2 断口形貌及晶状区面积计算 5.2.1 断口形貌

断口脆性区没有塑性变形，断口呈结晶状、平整且基本无形状变化，呈现亮白色；塑性

区有明显的塑性变形，断口不平整伴随较大的形状改变，呈现暗灰色。 5.2.2 断口晶状区面 积%计算

根据国标gb/t 12778-2008，按断口上晶状区的形状，若能归类成矩形、梯形时（图1），

可用量具测出相应尺寸，按公式(1)计算出断口晶状区面积%。 图 1 量具测定断口解理面积示意图式中，ac为断口中晶状区的总面积，单位为mm2；a0为原始横截面积，单位为mm2。 5.2.3 我自己的样品计算：本人所测样品为-60度纯铁，ak=6j，其断口中晶状区的总面 积100%，绘制图像如下：

5.3 用绘制韧脆转变曲线的方法确定韧脆转变温度。利用origin软件拟合各样品的韧脆转变曲线，根据已有的研究结果选择boltzmann 函

数进行拟合，可以较好的模拟出各类试样的韧脆转变温度。 impact absorbing energy/ak (j) t (centigrade) 图二：q235钢的韧脆转变行为曲线 在origin中对冲击功曲线取点，得知ak最大值197j,最小值：0j；所以当ak=100j时，

温度t=-17.5 ℃，即利用冲击吸收功所得韧脆转变温度ett50为-17.5 ℃.对脆性断面率曲线取点 p=50%时，t=-7.7℃，即利用脆性断面率所得的韧脆转变温度 fatt50=-7.7℃. 5.3.2. t8钢的韧脆转变曲线绘制

impact absorbing energy (j)temperature (centigrade)percentage of brittle failure area (%) 图三：t8钢的韧脆转变行为曲线由两组拟合的曲线可知，t8钢没有明显的韧脆转变现象，它是一种完全脆性的材料。 temperature (centigrade)impact absorbing energy (j) 图四：工业纯铁的韧脆转变行为曲线 在origin中对冲击功曲线

取点，得知ak最大值2j,最小值70j；所以当ak=180j时， 温度t=19.7 ℃，即利用冲击吸收功所得韧脆转变温度ett50为-19.7 ℃. 对脆性断面率曲线取点 p=50%时，t=-25℃，即利用脆性断面率所得的韧脆转变温度 fatt50=-25℃.

六． 实验分析及结论

6.1. 三种材料的韧脆转变特性比较本次试验中，t8，q235，纯铁含碳量依次降低。由实验所得数据以及绘图拟合结果可知， 含碳量比较低的纯铁在系列冲击试验冲击功有明显下降斜率，具有明显的韧脆转变温度，并

且其韧脆转变温度很低在-20度左右；q235也有韧脆转变现象，但其转变温度相较于纯铁高，

转变温度区间比纯铁宽，突变不明显；随着含碳量的继续增加，合金的强度不断提高，韧脆

转变现象越发不明显，t8钢已经显现出完全的脆性。 6.2. 冲击试验致脆因素本次试验中，从q235和纯铁的转变曲线中可以看出，随温度的降低，其冲击功明显降低，

并且断面脆性面积随之增大，可知，温度是影响其脆性的因素之一。 另外，三种材料中，t8，q235，纯铁依次降低，可知，t8钢表现出完全的脆性，q235

有不太明显的韧脆转变，而纯铁有明显的韧脆转变，所以可知，只有中低碳钢有明显的韧脆

转变现象。所以得出结论，含碳量是影响致脆性的一个重要因素，随着含碳量增加，脆性越 加明显。 参考文献

[1] 金属夏比缺口冲击试验方法. gb/t 229-1994.

[6] 杨王玥，强文江．材料力学行为[m]. 北京：化学化工出版社. 2009.篇四：实验3 材

料冲击实验报告材料冲击实验报告 一、 实验目的： 二、实验设备：

三、实验记录及结果整理： 1．数据记录：

表1 试件尺寸表2 实验记录及计算结果 2．断面显微照片： 四、讨论题

详细叙述测量材料冲击韧性的实验步骤？ 【教师评语】 成绩：篇五：夏比冲击试验报告夏比冲击试验报告 一、 实验目的

1. 掌握冲击试验机的结构及工作原理

2. 掌握测定试样冲击性能的方法 二﹑实验内容

测定低碳钢和铸铁两种材料的冲击韧度，观察破坏情况，并进行比较。 三﹑实验设备

3. 冲击试验机

4. 游标卡尺 图1-1冲击试验机结构图四﹑试样的制备 若冲击试样的类型和尺寸不同，则得出的实验结果不能直接比较和换算。本次试验采用

u型缺口冲击试样。其尺寸及偏差应根据gb/t229-1994规定，见图1-2。加工缺口试样时，

应严格控制其形状﹑尺寸精度以及表面粗糙度。试样缺口底部应光滑﹑无与缺口轴线平行的

明显划痕。 图1-2 冲击试样 五﹑实验原理

冲击试验利用的是能量守恒原理，即冲击试样消耗的能量是摆锤试验前后的势能差。试

验时，把试样放在图1－2的b处，将摆锤举至高度为h的a处自由落下，冲断试样即可。

摆锤在a处所具有的势能为：e=gh=gl(1-cosα) (1-1) 篇二：材料的冲击试验实验报告 材料的冲击试验 实验内容及目的

1、测定低碳钢、铸铁和中碳钢的冲击性能指标；冲击韧度ak 2、比较低碳钢与铸铁的冲击性能指标和破坏情况 3、掌握冲击实验方法及冲击试验机的使用 实验材料和设备

低碳钢、中碳钢、铸铁、冲击试验机、游标卡尺

试样的制备

按照国家标准GB/T229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法》，金属冲击试验所采用的标准冲击试样为并开有或深的形缺口的冲击试样（图1）以及张角深的形缺口冲击试样（图2）。如不能制成标准试样，则可采用宽度为或等小尺寸试样，其它尺寸与相应缺口的标准试样相同，缺口应开在试样的窄面上。冲击试样的底部应光滑，试样的公差、表面粗糙度等加工技术要求参见国家标准GB/T229—1994。 （a）（b）

图1 夏比U形冲击试样 （a）深度为2mm；（b ）深度为5 mm

图2 夏比V形冲击试样 实验原理

实验室将试样放在试验机支座上，缺口位于冲击相背方向，并使缺口位于支座中间，然后将具有一定重量的摆锤举至一定的高度H1，使其获得一定的位能mgH1，释放摆锤冲断试样，摆锤的剩余能量为mgH2，则摆锤冲断试样失去的势能为mgH1-mgH2。如果忽略空气阻力等各种能量损失，则冲断试样所消耗的能量（即试样的冲击吸收功）为: Ak=mg(H1-H2)。

Ak的具体数值可直接从冲击试验机的表盘上读出，其单位为J，将冲击吸收功Ak除以试样缺口底部的横截面积SN（cm2），即可得到试样的冲击韧性值ak。 （a） (b)

图3 冲击实验的原理图

（a）冲击试验机的结构图（b）冲击试样与支座的安放图 实验过程

1、了解冲击试验机的操作规程和注意事项。 2、测量试样的尺寸

3、按“取摆”按钮，摆锤抬起到最高处，并销住摆锤，同时将试样安放好 4、按“退销”按钮，安全销撤掉。 5、按“冲击”按钮，摆锤下落冲击试样。

6、记录冲断试样所需要的能量，取出被冲断的试样。 实验数据的记录与计算 （1） 数据记录与结果 思考题

1、 为什么冲击试样要有切槽？

答：试件中间的可刻槽处有应力集中，并处于不利的三向拉应力状态，呈脆性断裂破坏。目的是模拟工程中实际构件有截面变化、沟槽、螺纹、螺孔等承受冲击的不利情况。 2、 比较低碳钢与灰铸铁的冲击破坏特点。

答：低碳钢和铸铁在冲击荷载作用下表现的性能和破坏特征: 1)

低碳钢的拉伸过程可以分为弹性变形、屈服、强化和缩颈断裂四个阶段；而铸铁在断裂之前只发生弹性变形。

2) 低碳钢的拉伸断口可分为纤维区、放射区和剪切唇三部分组成，而铸铁的拉伸断口为正断。

3) 低碳钢和铸铁相比较，试样尺寸相同，但低碳钢的冲击吸收功远远大于铸铁。

篇三：冲击响应实验报告 冲激响应研究性实验 实验报告 姓名： 学号：

摘要：根据实验室现有的实验模块用多种方法研究冲击响应。要求测量冲击响

应的电流和电压波形，并尽可能地逼近理论波形。必须对实验波形进行理论解释，以证明确实产生了冲击响应。

关键词：冲激响应；研究性实验；自主性实验；实验设计 一、 实验理论及准备

获得冲激响应有以下2个方案： 1. 单脉冲近似，强迫跃变

RC电路的冲激响应可分为3个阶段：uC(0?) = 0；t = 0时由iC(0) = ∞给电容电压赋初值uC(0+)；在t ≥ 0+，由uC(0+)放电作零输入响应。是否出现t = 0时的无穷大电流为关键的判断依据。 δ(t)函数是单脉冲函数pΔ(t)的极限，即?(t)?limp?(t)，单脉冲函数的

0

宽度为Δ，高度为1/Δ。电路受冲激电源ISδ(t)作用产生冲激响应。因实验中无法得到ISδ(t)，不妨用IS pΔ(t)来近似。可用按钮控制脉冲宽度Δ，实验中最小Δ可达20ms。对于图1所示电路，利用电源给电容快速充电以模拟冲激响应信号，其中IS = 10mA、R0 = R = 2KΩ，C = 1000μF。

实验模拟冲激响应的困难是充电电流不足，故可采用两个方法提高充电电流：一是提高电源 C

激励；二是提高充电速度。

实验表明前者不能提供无穷大电流，不能从根本上解决问题，故有限高度的单脉冲激励无法产生冲激响应；而后者可以通过减小R0使零状态响应的时间常数减小，充电速度加快，特别地当 图1 强迫跃变和冲激响应电路

R0很小时，可以在极短时间内使uC完成充电，其 波形几乎垂直。

通过上述分析，实验中取R0 = 0，则接通电路的瞬间电路将发生强迫跃变，电容支路出现无穷大电流，在其中接入一个小电阻r以测量电流来判断。 2. 冲激源的微分信号近似 由于?(t)? d?(t)dt

，ε(t)为阶跃函数，故在t = 0处导数不存在，也即导数 为无穷大。可用RC微分电路对阶跃信号进行求导得到冲激信号，再用冲激信号作为冲激激励接入RC电路得到冲激响应。 据此原理将需要把冲激源的微分信号接入测量电路，同时又要避免两级电路之间的影响。于是考虑使用受控源模块，利用其输入电阻高的特性以降低影响。

如图2，由前级R0输出微分波形uR0(t)作为冲激电压源，应取τ0很小，使uR0(t)波形的拖尾尽量短。实验过程在后级电路中产生冲激响应后需要让电容C放电，因此后级电路必须采用RC串联电路，则当μuR0(t) = 0时恰好构成RC放电回路（若采用VCCS受控源则需要RC并联电路）。 C

对于前级RC微分电路，可以证明在 t t0 ≥ 0+时有 uR0(t)?USe

是激励USε(t)?(t)，

的阶跃响应（与零状态响应相同），并不是激励的导数USδ(t)。由于uC0(t) + uR0(t) = USε(t)，可以 从t = 0?开始分几个时段对uR0(t)

进行分析。从0?～0+，因为根据换路定则，有uC0(0+) = uC0(0?) = 0，故uR0(0+) = US，uR0(t)发生了跃变，类似于USδ(t)；从0+～τ0，由于τ0很小，uR0(t)几乎垂直下降，波形与USδ(t)近似；从τ0～3τ0，uR0(t)作负e指数衰减，与USδ(t)完全不同，但幅度很小；在t 3τ0后因uR0(t) ≈ 0，才在形式上有 uR0(t)??0 duC0(t)dt 0 dUS?(t)dt

0US?(t)。故就整体而言，uR0(t)的行为略与 图2 采用RC微分电路和受控源的冲激响应电路

USδ(t)近似，或可用来代替冲激电源以在后级RC电路中产生冲激响应。 对后级RC电路在?uR0(t)??USe?t?(t)激励下的响应进行研究。根据复杂激

励下一阶非齐次微分方程的求法，不难得到 uC(t)??U 0 S 0 (e te t0

)?(t)(t?0?)

可见在激励从uR0(0?) = 0跃变到uR0(0+) = μUS时，uC并不跃变，仍有uC(0?) = uC(0+) = 0，这与冲激响应有本质区别。而且uC(t)还有极值，极值位置 tm? 0?0 ln 0 。

由此可见，用幅度不大的微分信号作为冲激激励，虽然没有大电流，本

质上各响应都不属于冲激响应，仅曲线形状与冲激响应相似；但理论和实验均证实，提高微分信号幅度和适当减小τ0，各响应均朝着真正的冲激响应过渡，这正是其重要性所在，因此用本方案得到的响应来近似冲激响应是合适的。 二、 实验过程及分析 1． 单脉冲近似 如图连接电路，

分别取R0 = 1kΩ，300Ω，100Ω，10Ω，测量 R0 = 1KΩ C

R0 = 300Ω

R0 = 100Ω R0 = 10Ω

参数：Us = 5V R = 2kΩ C = 1000Μf

简单分析可以知道，电容实际上发生了零状态响应的一部分，而非冲激响应。由于充电时间不足截取得前部充电波形，因其斜率较大而看起来接近于冲激响应。而当R0逐渐变小使电路的时间常数τ0 变短，趋近真正的冲激响应。

当R0 = 0时，测得图像如下，可以认为电路中已发生了冲激响应。

US = 5V R0 = 0Ω

在电容支路接入一个30Ω的小电阻并测量其电压来表示电流，分别在5V和3V激励下得到以下图形： Ch2 电电流压 ? Ch1 US = 5V

R0 = 0ΩUS = 3V R0 = 0Ω

由图可以看出，支路电流相对的非常大，图形也很贴近冲激响应理论形状。 2． 冲激源微分信号近似

如图连接电路，应注意受控源输入端、输出端与示波器三者的地端连接在一起，避 C

免局部短路。

US = 4VR0 = R = 2KΩ C0 = 10ΜF C= 1000μ F

由于前级电路中电源US断开后电路开路，故每次接通电路后应手动为电容C0放电。 测得输入、输出回路图像如下：

从输出波形看，电容电压波形接近冲激响应，电流亦相对较大，可以认为产生了冲激响应。 输出回路信号波形

Ch1： UC(t) Ch2： Ur(t)\\ iC(t) 输入回路信号波形

Ch1： US(t) Ch2： UR(t) 三、 实验问题与解决

实验遇到的问题以及采取的措施：