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冲击韧性测定试验报告一、 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-cos α) (1-1)冲断试样后，摆锤在C 处所具有的势能为：E 1=Gh=GL(1-cos β)。
(1-2)势能之差E-E 1,即为冲断试样所消耗的冲击功A K :A K =E-E 1=GL(cos β-cos α) (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。
h L G H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。
如图1－4所示。
图1-4冲击试验示意图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A KU 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 . αKU =0S A KU(J/cm 2) (1-4)式中,A KU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)。
切口冲击韧性主要内容：•切口冲击韧性冲击载荷的特点切口冲击韧性的测定切口冲击韧性的意义及应用•低温脆性韧脆-转化温度影响因素一、切口冲击韧性冲击载荷的特点●高速作用于物体上的载荷称为冲击载荷1.冲击载荷与静载荷主要在于加载速率不同；前者加载速率佷高，而后者加载速率低。
加载速率应力增长率：σ=dσ/dt，单位为MPa／s。
2.变形速率有两种表示方法：即绝对变形速率和相对速率。
绝对变形速率：单位时间内试件长度的增长率V=dl/dt，单位为m／s。
相对变形速率即应变速率：ε=dε/dt，单位为s-1。
●当应变率大于10-2s-1时，材料的力学性能将发生显著变化。
应变率ε =de/dτ e为真应变静拉伸试验应变率ε =10-5～10-2s-1冲击试验应变率ε =102～104s-13.在冲击载荷作用下，零件的变形与破坏过程与静载荷一样，仍分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。
●弹性变形以介质中的声速传播。
而普通机械冲击时的绝对变形速率在103m／s以下。
在弹性变形速率高于加载变形速率时，则加载速率对金属的弹性性能没有影响。
●塑性变形发展缓慢，若加载速率较大，则塑性变形不能充分进行。
4.冲击应力不仅与零件的断面积有关，而且与其形状和体积有关。
●不含切口零件的冲击：冲击能被零件的整个体积均匀地吸收，从而应力和应变也是均匀分布的；零件体积愈大，单位体积吸收的能量愈小，零件所受的应力和应变也愈小。
●含切口零件的冲击：切口根部单位体积将吸收更多的能量，使局部应变和应变速率大为升高。
因此，在力学性能试验中，直接用能量定性地表示材料的力学性能特征；冲击韧性即属于这一类的力学性能。
冲击韧性：材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。
试验过程：1.将样品水平放在试验机的支座上，缺口位于冲击相背的方向。
2.将具有一定质量m 的摆锤举至一定高度H 1，使其获得一定位能mgH 1。
3.释放摆锤冲断试样，摆锤的剩余能量为mgH 2，则摆锤冲断试样失去的位能为mgH 1-mgH 2，这就是试样所消耗的功，称为冲击功，以A k 表示。
材料强度与韧性的评估方法材料的强度和韧性是衡量其性能优劣的重要指标。
在工程设计和材料选择中，准确评估材料的强度和韧性对确保结构的安全性和可靠性至关重要。
本文将介绍几种常用的评估方法，以帮助我们更好地了解材料的强度和韧性。
一、拉伸试验法拉伸试验是一种常用的评估材料强度和韧性的方法。
通过施加拉力并测量材料引伸前后的变形和破坏情况，可以得到材料的应力和应变曲线，从而分析材料的力学性能。
一般拉伸试验包含以下步骤：1. 准备试样：根据标准规定，制备适当尺寸的试样。
2. 安装试样：将试样放置在拉伸试验机的夹具中，确保试样的正确定位。
3. 施加力：逐渐增加拉力施加到试样上，同时记录施加的力和试样伸长的长度。
4. 测量应变：通过测量试样长度的变化，计算得到应变值。
5. 绘制应力-应变曲线：根据施加的拉力和试样的断面积，计算得到应力值，绘制应力-应变曲线。
通过分析应力-应变曲线，可以得到材料的屈服强度、抗拉强度、断裂延展性等重要参数，从而评估其强度和韧性。
二、冲击试验法冲击试验是一种常用的评估材料韧性的方法，主要用于评估材料在受到突然冲击或冲击载荷时的抗冲击能力。
冲击试验的常用方法包括冲击强度试验和缺口冲击试验。
1. 冲击强度试验：该试验主要通过冲击试验机施加冲击力并记录材料破坏的能量来评估材料的冲击韧性。
通常使用“夏比尔”或“查理”冲击试验机进行试验。
2. 缺口冲击试验：在冲击试验中，通过在试样上制造缺口，评估材料在缺口处发生破坏的能力。
缺口冲击试验常用的方法有缺口冲击试验和切口冲击试验。
冲击试验可以得到材料的冲击强度、韧性等指标，从而评估其在实际工况下的耐冲击性能。
三、硬度测试法硬度测试是一种简单有效的评估材料强度和韧性的方法。
它通过在材料表面施加压力，然后测量压入深度或压头印痕的大小，来评估材料的硬度。
硬度值可以间接反映材料的强度和韧性。
常用的硬度测试方法包括布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。
这些方法在实际应用中可以根据需要选择。
第一章用一句话对下列的概念进行解释：1）刚度 2 ）强度 3 ）塑性 4 ）屈服 5）韧性 6）形变强化。
对拉伸试件有什么基本要求？为什么？为什么拉伸试验又称为静拉伸试验？拉伸试验可以测定哪些力学性能？试件的尺寸对测定材料的断面收缩率是否有影响？为什么？如何测定板材的断面收缩率?下列的情况与图1-3 中的哪个图对应？1 ）装有开水的玻璃杯浸入冷水中破裂。
2 ）用钢丝捆绑物件时拧的过紧造成钢丝断裂。
3 ）在大风中电线被拉断。
4 ）自行车闸被拉断。
5）金项链被拉断。
6 ）锯木头时锯条突然断裂。
试画出示意图说明：脆性材料与塑性材料的应力—应变曲线有何区别？高塑性材料与低塑性材料的应力—应变曲线又有何区别？能否由材料的延伸率和断面收缩率的数值来判断材料的属性：脆性材料、低塑性材料、高塑性材料？工程应力--应变曲线上b点的物理意义？试说明b点前后式样变形和强化的特点？脆性材料的力学性能用哪两个指标表征? 脆性材料在工程中的使用原则是什么？何谓材料的弹性、强度、塑性和韧性？试画出连续塑性变形强化和非连续塑性变形强化材料的应力—应变曲线?两种情况下如何根据应力—应变曲线确定材料的屈服强度？条件屈服强度与屈服强度存在本质区别吗？条件屈服强度与条件弹性极限存在本质区别吗？何谓工程应力和工程应变?何谓真应力和真应变?两者之间有什么定量关系?拉伸图、工程应力—应变曲线和真应力—真应变曲线有什么区别？试画出低碳钢在压缩试验条件下的工程应力—应变曲线和真应力—真应变曲线？颈缩发生后如何计算真应力和真应变? 如何根据材料的拉伸性能估算材料的断裂强度和断裂延性？现有do=10mm的圆棒长试样和短试样各一根，测得其延伸率d10与d5均为25%，问长试件和短试件的塑性是否一样？第二章为什么说金属的弹性模量是一个对组织较不敏感的力学性能指标?哪些因素对弹性模量会有较明显的影响?由图2-1，试分析当拉应力增大，弹性模量的精确值会发生怎样的变化？当压缩应力增大时，又会如何变化？试写出在单轴应力（sx10，其它应力分量为0）平面应力（sz=tyz=t zx=0）和平面应变（ez=gyz=gzx =0）条件下的虎克定律。
名词解释1.弹性：指材料在外力作用下保持和恢复固有形状和尺寸的能力2.塑性：指材料在外力作用下发生不可逆的永久变形的能力3.强度：指材料在外力作用下抵抗塑性形变和破坏的能力4.比例极限ζp：应力与应变保持正比关系的最大应力5.弹性极限ζe：在拉伸试验过程中，材料不产生塑性变形时的最大应力6.屈服极限：①对拉伸曲线上有明显屈服平台的材料，塑性变形硬化不连续，屈服平台所对应的应力即为屈服强度ζs②对拉伸曲线上没有屈服平台的材料，塑性变形硬化是连续的，此时将屈服强度定义为产生0.2%残余伸长时的应力ζ0.27.抗拉强度ζb：材料断裂前所能承受的最大应力8.应变强化：材料在应力作用下进入塑性变形阶段后，随着变形量的增大，性变应力不断提高的现象9.断裂延性：拉伸断裂时的真应变10.弹性比功We（弹性应变能密度）：材料开始塑性变形前单位体积所能吸收的弹性变形功。
We = ζeEe/2 = ζe^2/(2E)[需弹性较大材料时，增大We的措施是增加ζe，降低E]11.弹性后效：在弹性范围内加速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象12.弹性滞后：在非瞬间加载条件下的弹性后效13.内耗Q-1=1/2π*△W/W：加载时消耗的变形功大于卸载时释放的变形功，或弹性滞后回线面积为一个循环所消耗的不可逆功，这部分被金属吸收的功，称为内耗14.循环韧性（消振性）：金属材料在单向循环载荷或交变循环载荷作用下吸收不可逆功的能力15.包申格效应：产生了少量塑性变形的材料，再同向加载，则弹性极限与屈服强度升高，反向加载则弹性极限与屈服强度降低的现象16.孪生：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系17.硬度：指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力18.应力状态柔度因数：表示应力状态对材料塑性变形的影响。
α=ηmax/ζmax=（ζ1 –ζ3）/2[ζ1 –ν（ζ2 + ζ3）]19.解理断裂：材料在拉应力作用下，由于原子间结合键遭到破坏，严格地沿一定的结晶学平面（即所谓“解理面”）劈开而造成的断裂。
材料力学性能1一、填空：（每空1分,总分25分）1. 高塑性材料延伸率的测量中，δ5和δ10中的大者为________。
2. 材料硬度的测定方法有、和。
3.弹性不完善性主要包括和。
4.工程应用中，常根据断裂前是否发生宏观的塑性变形，把断裂分成和两大类。
5.研究裂纹体的低应力脆断，主要采用的分析方法有_______和____ ____。
6.脆性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则；塑性材料切口根部裂纹形成准则遵循断裂准则；7.典型的疲劳断口具有三个形貌不同的区域，即、及。
8．蠕变断裂全过程大致由、和三个阶段组成。
9．应力腐蚀断裂的断裂力学测试方法主要有和。
10．磨损目前比较常用的分类方法是按磨损的失效机制分11．在材料力学行为的研究中，经常采用三种典型的试样进行研究，即、、。
二、选择：（每题1分，总分15分）（）1. 下列哪项不是陶瓷材料的优点a）耐高温 b) 耐腐蚀 c) 耐磨损 d)塑性好（）2. 对于脆性材料，其抗压强度一般比抗拉强度a) 高b) 低c) 相等d) 不确定（）3.今欲用冲床从某薄钢板上冲剪出一定直径的孔，在确定需多大冲剪力时应采用材料的力学性能指标为a) 抗压性能 b) 弯曲性能c) 抗剪切性能 d) 疲劳性能（）4.工程中测定材料的硬度最常用a) 刻划法 b) 压入法 c) 回跳法 d) 不确定（）5. 细晶强化是非常好的强化方法，但不适用于a) 高温 b) 中温 c) 常温 d) 低温（）6.机床底座常用铸铁制造的主要原因是a) 价格低，内耗小，模量小b) 价格低，内耗小，模量高c) 价格低，内耗大，模量大d) 价格高，内耗大，模量高a) 韧性断裂 b) 脆性断裂c) 塑性变形 d) 最大正应力增大（）8. 下列哪副图是金属材料沿晶断裂的典型断口形貌a) b) c) d) （）9. 裂纹体变形的最危险形式是a)张开型 b) 滑开型 c) 撕开型 d) 混合型（）10. 韧性材料在什么样的条件下可能变成脆性材料a) 增大缺口半径 b) 增大加载速度c) 升高温度 d) 减小晶粒尺寸（）11．腐蚀疲劳正确的简称为a) SCC b) CF c) AE d) HE（）12．高强度材料的切口敏感度比低强度材料的切口敏感度a) 高b) 低c) 相等d) 无法确定（）13．为提高材料的疲劳寿命可采取如下措施a)引入表面拉应力 b) 引入表面压应力c) 引入内部压应力 d) 引入内部拉应力屈服强度a) 高 b) 低 c) 一样 d) 不一定（ ）15．下列摩擦实验的示意图中，销盘式磨损实验示意图为a) b) c) d)三、判断：（每题1 分，总分15分）（ ）1.材料的力学行为与材料的力学性能是同一概念。
《材料力学性能》学习之收获与体会通过开学至今近两个月对材料力学性能的学习，对本课程学习内容作出以下总结：一、材料的拉伸性能：拉伸试验虽然是简单的、但却是最重要的应用最广泛的力学性能试验方法。
拉伸试验可以测定材料的弹性、强度、塑性、应变硬化和韧性等许多重要的力学性能指标。
这些性能指标统称为拉伸性能。
它是材料的基本力学性能。
根据拉伸性能可以预测材料的其他力学性能。
本章主要介绍了在室温大气中，在单向拉伸载荷作用下，用用光滑试件测定的具有不同变形和硬化特性的材料的应力-应变曲线和拉伸性能参数。
二、弹性变形与塑性变形：任何构件在服役过程中都要承受一定的应力，但又不能产生塑性变形。
对于某些零构件，例如精密机床的构件，即使是微小的弹性变形也不允许，否则就会降低零件的加工精度。
零构件的刚度决定于两个因素：构件的几何和材料的刚度。
表征材料的力学性能指标是弹性模量。
当应力超过极限，金属就开始塑性变形。
塑性是材料的一种非常重要的力学性能。
正是因为金属有塑性，才能利用不同的加工方法将其制成各种几何形状的零件。
在加工过程中，应当提高材料的塑性，降低塑性变形应力——弹性极限和屈服强度。
在服役过程中，应当提高材料的弹性极限和屈服强度，使零构件能承受更大的应力，同时也要有相当的塑性以防止脆性断裂。
本章联系金属的微观结构讨论了弹性性能、弹性不完善性、塑性变形、应变硬化及有关的力学性指标和测定方法以及它们在工程中的实用意义。
三、其它静加载下的力学性能：机械和工程的很多零件是在扭曲、弯矩或轴向压力作用下服役的。
因此，需要测定材料在扭转、弯曲和轴向压缩加载下的力学性能，作为零件设计，材料选用和制订热处理工艺的根据。
若不考虑零件服役时的力学状态，采用不恰当的力学性能指标来评价材料，很有可能造成材料选用不合理，热处理工艺不当，以致零件的早期失效。
在工程中往往还应用一些低塑性、以至脆性材料，如高碳工具钢、铸造合金和结构陶瓷等，制作工具和零件。
