一、聚丙烯悬臂梁V形缺口冲击强度的测定

塑料悬臂梁冲击强度检测能力验证姜侃;陈海玲;张吉雷;郑会保【摘要】为了研制塑料悬臂梁冲击性能能力验证试样,评价实验室塑料悬臂梁冲击性能检测能力,依据GB/T 1843-2008,ISO 180:2000和CNAS(中国合格评定国家认可委员会)所制定的程序文件实施能力验证计划,采用S S≤0.3σ 准则对试样进行均匀性检验,采用t检验法对试样进行稳定性检验,使用Z比分数法判定实验室的检测结果.结果表明:能力验证试样的均匀性和稳定性均符合要求;对32家实验室的悬臂梁冲击性能能力验证结果的统计显示,结果满意的为29家,结果有问题或不满意的为3家.%To develop proficiency testing samples for determination of Izod impact strength of plastics,and to evaluate the testing ability of laboratories for determination of Izod impact strength ofplastics,according to the procedures prescribed in GB/T 1843 -2008,ISO 180:2000 and CNAS (China National Accreditation Service for Conformity Assessment),the uniformity tests for samples were carried out on the basis of the guideline of SS ≤0.3σ,and the stability tests for samples were carried out on the basis of the t -test method.The testing results of laboratories were evaluated by the Z -score method.The results show that:the uniformity and stability of proficiency testing samples were in conformity with the requirements;the statistical analysis on proficiency testing of Izod impact strength of 32 laboratories showed that there were 29 laboratories whose results were satisfied and 3 laboratories whose results were suspected or unsatisfied.【期刊名称】《理化检验-化学分册》【年(卷),期】2017(053)011【总页数】4页(P791-794)【关键词】塑料;悬臂梁冲击强度;能力验证;均匀性;稳定性【作者】姜侃;陈海玲;张吉雷;郑会保【作者单位】中国兵器工业集团第五三研究所,济南 250031;中国兵器工业集团第五三研究所,济南 250031;中国兵器工业集团第五三研究所,济南 250031;中国兵器工业集团第五三研究所,济南 250031【正文语种】中文【中图分类】TQ320.77;TB99悬臂梁冲击强度是实验室条件下研究规定类型试样在规定条件下的抗冲击行为，并以此评价和衡量聚烯烃、聚酯等塑料材料抗冲击性能的重要参数[1]。

V型缺口冲击试样缺口根部三维弹性应力场分析杨　政1　郭万林2　董蕙茹2　路民旭2(1西安交通大学　西安　710049;2中国石油天然气总公司管材研究中心　西安　710065) 摘　要　通过三维有限元计算来研究V型缺口冲击试样缺口根部三维弹性应力场。

分析了不同厚度含有V型缺口冲击试样缺口根部的应力集中系数、离面约束系数以及相对离面应力 z/ z0。

结果表明:中面缺口根部附近的应力集中系数是B/a的函数,当B/a值较小时,随着B/a值的增加,界面缺口根部应力集中系数K t增加,在B/a=0.5附近达到最大值;之后,界面缺口根部应力集中系数K t随着B/a值的增加反而减小。

沿厚度方向界面缺口根部附近应力集中系数K t均小于相应中面的应力集中系数,缺口根部的应力集中系数K t是z/B和B/a的函数。

沿厚度方向界面缺口根部附近的离面约束系数T z也是z/B和B/a的函数,随着厚度的增加离面约束系数T z增大,离中面越近离面约束系数T z越大。

根据上述结果分析了高强度管线钢在冲击试验中断口产生分层裂纹的原因。

主题词　V型缺口　冲击试验　断口分层　应力集中　离面约束 1　引　言 “西气东输”工程中广泛采用高强度高韧性的X70管线钢,在对其进行冲击韧性和断裂韧性试验中,往往会发现在断口上有“分层”现象,断口分层一般出现于与主应力平行的方向上,是由于与主应力方向垂直的应力即离面应力作用下产生的垂直于主断裂面的二次裂纹[1,2,3]。

断口分层是由于夹杂物、偏析、带状显微组织和织构等在离面应力作用下产生的。

显然,断口分层的形态与三维约束厚度有关。

随着工程结构中高强材料的广泛应用,缺口附近三维效应对材料破坏的影响越来越强烈,缺口附近的应力场越来越引起人们的重视[4,5]。

在冲击试验中,厚度不同的试样,其断口的分层裂纹不同,显示出沿厚度方向的约束对于其破坏形态的影响。

现通过三维有限元计算来研究V型缺口冲击试样缺口根部三维弹性应力场,通过分析缺口根部应力集中系数、离面约束系数和相对离面应力与试样厚度的关系,来描述V型缺口冲击试样缺口根部三维弹性应力场并分析分层断口产生的外部因素。

悬臂梁冲击试验悬臂梁冲击试验是对材料的脆性（或韧性）进行测量的另一种试验方法，对使用简支梁冲击试验中冲不断的材料，使用悬臂梁冲击试验就显得特别重要。

1．定义无缺口试样悬臂梁冲击强度：无缺口试样在悬臂梁冲击破坏过程中所吸收的能量与试样原始横截面积之比，用KJ/m2表示；缺口试样悬臂梁冲击强度：指缺口悬臂梁试验在冲击破坏过程中所吸收的能量与试样缺口处原始横截面积之比，用KJ /m2表示；反置缺口式样悬臂梁冲击强度：指反置缺口试样在冲击破坏过程中所吸收的能量与试样缺口处原始横截面积之比，试验时摆锤的冲击方向为缺口的背面，用KJ/m2表示；平行冲击：对层压增强材料在悬臂梁冲击试验中摆锤的冲击方向平行于板材的层压面；完全破坏：指试样断裂成两段或多段；铰链破坏：指断裂的试样由没有刚性的很薄表皮连在一起的一种完全破坏；部分破坏：指除铰链破坏以外的不完全破坏；不破坏：指试样未破坏，只是产生弯曲变形并有应力发白现象产生；2．方法原理由已知能量的摆锤一次冲击垂直固定成悬臂梁的试样，测量试样破坏时所吸收的能量。

摆锤的冲击线与试样的夹具和试样的缺口的中心线相隔一定距离。

3．方法要点1)试验机必须有一套可替换的摆锤，以保证吸收的能量在摆锤容量范围内；若有几个摆锤都能满足要求，应选用能量最大者；不同摆锤所测结果不能相互比较；2)试样可用模具直接经压塑或注塑；也可从压塑或注塑的板材上经机械加工制成。

试样的缺口可在铣床、刨床或专用缺口加工机上加工。

3)对于各向异性材料应分别按平行和垂直板材的某一特征方向分别切取试样。

对于各向异性的材料，通常是冲击平行于板面的试样侧面。

4)试验时首先抬起并锁住摆锤，把试样放在虎钳中并按图1－1的要求夹住试样。

测定缺口试样时，缺口应在摆锤冲击刃的一侧面；然后释放摆锤；记录试样吸收的冲击能并对摩擦损失进行修正。

被测试样可能出现前述4种破坏类型种的某一种或一种以上，此时应把其中属于完全破坏和铰链破坏的测定值用以计算其算术平均值；在出现部分破坏时，如果要求报告此种部分破坏的测定值，应用字母P 表示；对完全不破坏的试样不报告其数值，并用NB 表示。

聚丙烯汽车保险杠耐候性研究作者：王鑫李双金秀英来源：《时代汽车》2021年第21期摘要：聚丙烯汽车保险杠在服役过程中，会因光照、温度、湿度等气候因素发生老化现象。

为对聚丙烯汽车保险杠材料老化机理进行研究，本文选取人工加速老化方式对保险杠进行老化，并通过对比老化前后材料外观、机械性能的变化对材料耐候性进行分析。

结果表明，聚丙烯汽车保险杠在老化后，材料韧性变差。

关键词：聚丙烯汽车保险杠耐候性人工加速老化机械性能汽车保险杠具有缓冲碰撞冲击力、保护车辆及成员、装饰车辆等作用。

为降低汽车生产成本，满足轻量化技术要求，保险杠生产材料已由早期金属材料转变为具有良好的强度、刚性以及可塑性的工程塑料[1]。

聚丙烯因具有低成本、輕量化、可循环利用的性能优势，已成为保险杠生产用工程塑料的主流[2]。

聚丙烯作为一种高分子材料，会因环境中的光照、温度、湿度等多种气候因素的共同作用，发生内部分子链断裂，材料性能劣化的现象[3-5]。

而汽车保险杠由于其水平悬挂位置，更易受到外部气候环境的影响发生老化现象，导致材料性能衰减[6]。

因此，为提升保险杠的使用耐久性，对保险杠材料进行耐候性分析研究是十分必要的。

目前，主要有户外自然老化、人工加速老化两种试验方法测试保险杠材料的耐候性能[7]。

与户外自然老化相比，人工加速老化具有试验周期短、试验条件可控、试验重复性强的优势，近年来得到了广泛应用[8]。

在人工加速老化试验方法中，与其它人造光源相比，金属卤素灯的光谱分布近太阳光光谱能量分布，且金属卤素灯规模较大更适用于整车及大型零部件的人工加速老化试验[9]。

为对投产应用最为广泛的聚丙烯材质汽车保险杠的耐候性进行分析，研究其老化后材料性能衰减，并为后续保险杠材料研发及生产工艺改进提供数据支持。

本文根据国内外应用广泛的人工加速老化试验标准DIN 75220：1992Ageing automobile components in solar simulation units，选用金属卤素灯作为光源，对聚丙烯保险杠进行人工加速老化，并对比老化前后保险杠材料的外观变化、机械性能变化，对聚丙烯保险杠材料的耐候性进行分析。

夏比冲击试验V型缺口和U型缺口的区别冲击试样中的缺口形式有两种，即夏比V形缺口和夏比U形缺口试样，所测得的冲击吸收功分别用Akv和Aku表示。

冲击试样的取样方式也有两种，即横向取样和纵向取样（与钢板轧制方向垂直为横向，平行为纵向）。

冲击试样的规格尺寸有三种，即标准试样为55×10×10，小试样为55×10×7.5或55×10×5，冲击试样的规格尺寸主要根据材料厚度可能制得的最大尺寸规格确定。

目前我国国内用于容器设计制造的法规和标准均规定以夏比V形缺口、横向取样方式为主。

冲击试样的缺口形式对冲击韧性影响非常大，夏比V形缺口比夏比U形缺口更为尖锐，更能反应材料的缺口和内部缺陷对动态载荷的敏感性。

对于U形试样，进行冲击试验时，其冲击功大部分消耗于裂纹的形成，而对V 形缺口试样，其冲击功大部分消耗于裂纹的扩展。

U形缺口测得的冲击韧性与V 形缺口测得的冲击韧性之间不存在对应的换算关系。

冲击试样的取样方向规定为“横向取样”，主要考虑在钢锭浇注时，会形成偏析及含有杂质，在轧制钢板的过程中，这些不均匀部分和杂质会顺着金属延伸方向形成纤维状组织，从而使钢板平行于轧制方向的力学性能高于垂直方向的力学性能。

我国标准规定的冲击试样取样方向与美国ASME的规定是不一致的，美国ASME标准规定的冲击试样取样方向为“纵向取样”，故对在国内使用的国外进口材料用于国内的容器制造时，应注意冲击试样的取样方向应规定为“横向取样”。

目前，我国金属材料冲击试验方法标准为GB/T229-2007《金属夏比缺口冲击试验方法》。

吸收功的单位是J，而冲击韧性的单位是J/cm2，也就是吸收功除以0.8就是冲击值，一般笼统提冲击值不具体，要看其单位便知，是V还是U 缺口要看用户的要求，其冲击值是不同的。

提高冲击值的办法是比较复杂的，V 型冲击的槽深是2mm，冲击试样的尺寸为10×10×55mm，所以V型槽下面的横截面积为（10-2）mmX10mm=0.8cm2，冲击韧性=冲击值/截面积=J/cm2。

工程塑料的冲击强度
时间:2012-12-21 14:20 来源:网络作者:Andy 点击:930次
工程塑料的冲击强度
冲击试验是用来度量材料在高速冲击状态下的韧性或对断裂的抵抗能力的一种试验。

测试工程塑料冲击试验的方法较多，主要有摆锤冲击试验法、落锤冲击试验法。

摆锤冲击试验又分简支梁（Ｃｈａｒｐｙ）法和悬臂梁（Ｉｚｏｄ）法。

目前国内测试工程塑料冲击强度使用较多的是简支梁法，而国外则大多使用悬臂梁法。

选用冲击强度数据时，应注意所采用的试验方法。

简支梁冲击试验所用的试样分为无缺口和有缺口两种。

（１）无缺口试样简支梁冲击强度其冲击强度是指无缺口试样在冲击载荷作用下，破坏时所吸收的冲击能量与试样的原始横截面积之比，单位为ｋＪ／ｍ２。

（２）缺口试样简支梁冲击强度其冲击强度是指缺口试样在冲击载荷作用下，破坏时所吸收的冲击能量与试样缺口处的原始横截面积之比，单位为ｋＪ／ｍ２。

悬臂梁冲击试验所用的试样开有缺口，以试样破断时单位宽度所消耗的能量来衡量，单位是Ｊ／ｍ。

表1-13列出了一些工程塑料的悬臂梁缺口冲击强度。

表1-13一些工程塑料的悬臂梁缺口冲击强度
名称悬臂梁缺
口冲击强
度（J/m）
名称
悬臂梁缺
口冲击强
度（J/m）
PA656 PA1010 40-50 PA6640 ABS 105-215 PA11 39 聚碳酸酯660-880 PA12 50 聚甲醛60-80 PA610 56 聚四氟乙烯150-180。