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金属冲击ASTM E23 推荐的剪切百分比测量方法点击次数：1209 发布时间：2008-11-5在Charpy冲击试验中，必须进行三个关键参数的测量：总吸收功、横向膨胀和剪切百分比面积。
目前，吸收功的测量和横向膨胀的测量都是定量的，并且有精确的规定。
但是剪切百分比面积的测量方法都是定性的，不准确的。
剪切百分比是脆性断裂特性分析的三个Charpy参数中最基本的、最有意义的。
数字图像分析对于剪切百分比面积测定是精确的、准确地、并便于使用的方法。
ASTM E23标准已经提出建议使用该方法进行定量测量。
在ASTM E23标准中，按照精度的递增顺序，测量剪切百分比面积的五种方法依次是：1.测量断裂面的平坦断裂区域的长度和宽度，然后使用标准中的表格确定剪切百分比；2.将试样的断口形状与标准中的断口形状图表进行对比；3.放大断裂表面，然后将其与预先校准的图表对比，或者使用求积计或测面器测量剪切百分比；4. 以一定的放大倍率拍摄断裂表面的照片，使用测面器或求积计测量剪切百分比面积；5. 采集断裂表面的数字图像，使用图像分析软件测量剪切百分比。
方法5和方法4比方法3更加精确，虽然方法4和方法5的精确度相差无几，但是未来几年，数字图像在工业领域应用将会受到欢迎，尤其在需要精确测量剪切百分比的应用方面。
数字图像系统就是能够使用图像分析技术简单、精确、精密地测量剪切百分比断裂面积。
该系统通常由照相机、镜头、照明系统、数据采集软件和图像分析软件组成。
使用该方法测量剪切百分比需要采集断裂表面的图像、勾勒脆性面积和断裂表面的外缘。
软件将自动集成这些面积确定剪切百分比面积。
最新的技术发展开始使用远心镜头使得系统的测量更加精确，因为远心镜头低失真、无视角误差，最新开发的两维标定技术减少了光学残留误差，使用该技术可以实现重测像素格，从而产生一个近乎无失真的图像。
图像技术具有以下特点：数字图像系统测量精确通过多个阶段的研究证实了数字图像系统的精确性和准确性。
聚合物冲击性能测试聚合物材料冲击强度思考题实验11 聚合物震动性能测试一、实验目的1．测定聚合物的冲击强度，了解其对制品所用的重要性；2．熟悉聚合物的冲击性能测试报告的原理，掌握摆锤式冲击试验机操作方法；3．掌握实验结果处理方法，了解测试特定条件对测定结果的了解影响。
二、实验原理冲击性能实验是在冲击负荷的作用下测定材料的冲击强度。
在实验中，对聚合物试样施加一次冲击负荷而使试样破坏，记录下试样破坏时或过程中试样单位截面积所吸收的能量，即得到冲击强度。
由于聚合物的制备方法和本身结构中的不同，它们的冲击速率反应时间也各不相同。
在工程应用上，冲击强度是一项重要的性能指标，通过抗冲击试验，可以评价抗击聚合物在高速冲击状态下抵抗冲击的能力或判断聚合物的脆性和韧性程度。
冲击试验的工具很多，根据实验温度可分为常温冲击、低温冲击和高温冲击三种，依据化学分析的受力状态，可分为摆锤式弯曲冲击（包括简支梁冲击GB1043和悬臂梁冲击GB1843）、拉伸冲击、扭转冲击和剪切冲击；依据采用的能量和冲击次数，可分为非常大能量的一次冲击（简称一次冲击试验或落锤冲击实验GB11548）和小能量的多次冲击实验（简称多次压迫实验）。
不同材料或不同用途可选择不同的冲击试验方法，由于各种试验方法中应力试样受力形式和冲击物的几何形状不一样，灵敏度不同的试验方法所测得的冲击强度结果不能相互比较。
摆锤式弯曲冲击实验方法由于简单易行，在控制产品质量和比较制品韧性时是一种经常使用的测试方法。
这里介绍摆锤式下垂冲击（赖草冲击和悬臂梁冲击）试验机的其他工作原理，如图11－1所示。
时候实验时摆锤上挂在机架的扬臂上，摆锤杆的中心线与通过摆锤杆轴中心的铅垂线成一角度为α的扬角，此时摆锤具有一定的位能；然后让摆锤自由落下，在它挑到最低点的瞬间其位能增量转变为动能；随着试样断裂成两其余部分，消耗了摆锤的冲β为其升角。
击能并而令其大大减速；摆锤的剩余能量使摆锤继续升高至一定高度，如以W表示摆锤的重量，l为摆锤杆的长度，则摆锤的初始功A0为：A0=Wl(1−cosα) （11－1）若考虑冲断试样时克服的空气阻力和试样断裂而飞出时所消耗的功，根据能量洛仑兹，可用式（11－2）表示：A0=Wl(1+cosβ)+A+Aa+Aβ+12mv （11－2） 2通常，式（11－2）后三项都很小，则可简单地把试样碎裂时所消耗的功表示消耗为：A0=Wl(cosβ−cosα) （11－3）式中除β角外均为已知数，因此，根据摆锤冲断试样后的升角β的数值即可从读数盘直接读取冲断试样时所消耗功的数值。
塑料的冲击性能和塑料的韧性Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998塑料的冲击性能和塑料的韧性在某些塑料中，冲击强度低是一个很大的弱点,例如PVC、PS、PP等。
尤其是PVC性脆,在光照下降解，加工温度下发生热降解,几乎成为一种无用的材料。
但是,在PVC中加入改性剂，就可变成为可以接受的材料。
通过在PVC中加入大量的增塑剂就可以获得极广泛的用途。
随着科学技术的发展，出现了软质塑料和硬质塑料，当时的塑料要么柔而软，要么硬而脆。
软质塑料使用寿命短，由于增塑剂的挥发和材料在大气中老化降解而变脆成为硬质塑料。
而硬质塑料因为缺乏足够的韧性给塑料工业带来毁灭性的威胁，塑料工业就要开始发展革新性的产品。
开发高分子量和低挥发量、或低抽取性的增塑剂挽救了软质和硬质塑料制品，主要是苯乙烯类的产品开发。
它们因开发在聚合物结构中引入橡胶组分的技术获新生。
塑料添加剂的开发，可改善塑料生产工艺和提高产品性能。
其中增塑剂、稳定剂、冲击改性剂是有利于塑料冲击性能的改善。
以下就材料的韧性和刚性及反映材料韧性的冲击性能的测试作一些叙述。
1.韧性和刚性韧性和刚性是对立的概念。
在力学中有刚度和柔度两个物理量。
“刚度”是指物体发生单位形变时所需要的力的大小;“柔度”则指物体在单位力下所发生的形变大小。
可以看出, “刚度”越大的物体,越不容易发生变形(表现在伸长率很小); “柔度”越大的物体越容易发生变形(表现在伸长率较大)。
一种理想状态，物体的刚度趋近于无穷大(或者物体受力作用其变形小到可以忽略的程度)，我们就称该物体为刚体。
在力学分析时,可以不考虑其自身形变。
因此,刚性是反映物体形变难易程度的一个属性。
韧性的材料比较柔软，它的拉伸断裂伸长率、抗冲击强度较大；硬度、拉伸强度和拉伸弹性模量相对较小。
而刚性材料它的硬度、拉伸强度较大；断裂伸长率和冲击强度就可能低一些；拉伸弹性模量就较大。
复合材料力学性能表征（characterization of mechanical properties of composites）力学性能包括拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击、硬度、疲劳等,这些数据的取得必须严格遵照标准。
试验的标准环境条件为：温度23℃±2℃，相对湿度45％～55％,试样数量每项试验不少于5个。
此检测方法适用于树脂基复合材料，金属基复合材料力学性能可参考此方法进行。
拉伸拉伸试验是对尺寸符合标准的试样，在规定的试验速度下沿纵轴方向施加拉伸载荷，直至其破坏。
通过拉伸试验可获得如下材料的性能指标:式中P为最大载荷,N；b，h分别为试样的宽度和厚度，mm。
式中△L为试样破坏时标距L0内的伸长量,mm;L0为拉伸试样的测量标距，mm.拉伸弹性模量Et式中△P为载荷一形变曲线上初始直线段的载荷增量，N；△L为与△P相对应的标距L0内的变形增量,mm。
由于复合材料的各向异性,特别是用单向预浸带做的复合材料通常同时测以下项目:σL：∥纤维方向的拉伸强度;σT：⊥纤维方向的拉伸强度；EL:∥纤维方向的拉伸模量；ET：⊥纤维方向的拉伸模量.应力—应变曲线记录拉伸过程中应力-应变变化规律的曲线，用于求取材料的力学参数和分析材料拉伸破坏的机制.压缩对标准试样的两端施加均匀的、连续的轴向静压加载荷，直至试样破坏,以获得有关压缩性能的参数，若压缩试验中试样破坏或达最大载荷时的压缩应力为P(N)，试样横截面积为F （mm2)，则压缩强度σc为：由压缩试验中应力—应变曲线上初始直线段的斜率，即应力与应变之比,可求出压缩弹性模量（MPa)。
由于复合材料的各向异性，特别是用单向预浸带做的复合材料通常同时测σL：∥纤维方向的压缩强度;σT:⊥纤维方向的压缩强度；EL：∥纤维方向的压缩模量；ET：上纤维方向的压缩模量。
弯曲复合材料在弯曲试验中受力状态比较复杂，拉、压、剪、挤压等力同时对试样作用，因而对成型工艺配方,试验条件等因素的敏感性较大。
期末复习作业一、名词解释1.透湿量透湿量即指水蒸气透过量。
薄膜两侧的水蒸气压差和薄膜厚度一定，温度一定的条件下1㎡聚合物材料在24小时所透过的蒸汽量（用θ表示）v2.吸水性吸水性是指材料吸收水分的能力。
通常以试样原质量与试样失水后的质量之差和原质量之比的百分比表示；也可以用单位面积的试样吸收水分的量表示；还可以用吸收的水分量来表示。
3.表观密度对于粉状、片状颗粒状、纤维状等模塑料的表观密度是指单位体积中的质量（用η表示）a对于泡沫塑料的表观密度是指单位体积的泡沫塑料在规定温度和相对湿度时的重量，故又称体积密度或视密度（用ρ表示）a4、拉伸强度在拉伸试验中，保持这种受力状态至最终，就是测量拉伸力直至材料断裂为止，所承受的最大拉伸应力称为拉伸强度（极限拉伸应力，用σ表示）t5、弯曲强度试样在弯曲过程中在达到规定挠度值时或之前承受的最大弯曲应力（用σ表示）f6、压缩强度指在压缩试验中试样所承受的最大压缩应力。
它可能是也可能不是试样破裂的瞬间所承受的压缩应力（用σ表示）e7、屈服点应力—应变曲线上应力不随应变增加的初始点。
8、细长比指试样的高度与试样横截面积的最小回转半径之比（用λ表示）9、断裂伸长率断裂时伸长的长度与原始长度之比的百分数（用ε表示）t10、弯曲弹性模量表示）比例极限应力与应变比值（用Ef11、压缩模量指在应力—应变曲线的线性围压缩应力与压缩应变的比值。
由于直线与横坐标的交点一般不通过原点，因此可用直线上两点的应力差与对应的应变差之比表示（用E表示）e12、弹性模量在负荷—伸长曲线的初始直线部分，材料所承受的应力与产生相应的应变之比（用E表示）13、压缩变形指试样在压缩负荷左右下高度的改变量（用∆h表示）14、压缩应变指试样的压缩变形除以试样的原始高度（用ε表示）15、断纹剪切强度指沿垂直于板面的方向剪断的剪切强度。
16、剪切应力试验过程中任一时刻试样在单位面积上所承受的剪切负荷。
17、压缩应力指在压缩试验过程中的任何时刻，单位试样的原始横截面积上所承受的压缩负荷（用σ表示）18、拉伸应力为试样在外作用力下在计量标距围，单位初始横截面上所承受的拉伸力（用σ表示）19、热性能高聚物的热性能是其与热或温度有关的性能的总称。
塑料的冲击性能和塑料的韧性在某些塑料中，冲击强度低是一个很大的弱点，例如PVC、PS、PP等。
尤其是PVC性脆,在光照下降解，加工温度下发生热降解,几乎成为一种无用的材料。
但是，在PVC中加入改性剂，就可变成为可以接受的材料。
通过在PVC中加入大量的增塑剂就可以获得极广泛的用途。
随着科学技术的发展，出现了软质塑料和硬质塑料，当时的塑料要么柔而软，要么硬而脆。
软质塑料使用寿命短，由于增塑剂的挥发和材料在大气中老化降解而变脆成为硬质塑料。
而硬质塑料因为缺乏足够的韧性给塑料工业带来毁灭性的威胁，塑料工业就要开始发展革新性的产品。
开发高分子量和低挥发量、或低抽取性的增塑剂挽救了软质和硬质塑料制品，主要是苯乙烯类的产品开发。
它们因开发在聚合物结构中引入橡胶组分的技术获新生。
塑料添加剂的开发，可改善塑料生产工艺和提高产品性能。
其中增塑剂、稳定剂、冲击改性剂是有利于塑料冲击性能的改善。
以下就材料的韧性和刚性及反映材料韧性的冲击性能的测试作一些叙述。
1.韧性和刚性韧性和刚性是对立的概念。
在力学中有刚度和柔度两个物理量。
“刚度”是指物体发生单位形变时所需要的力的大小;“柔度”则指物体在单位力下所发生的形变大小。
可以看出,“刚度”越大的物体,越不容易发生变形（表现在伸长率很小）;“柔度”越大的物体越容易发生变形（表现在伸长率较大）。
一种理想状态，物体的刚度趋近于无穷大（或者物体受力作用其变形小到可以忽略的程度），我们就称该物体为刚体。
在力学分析时,可以不考虑其自身形变。
因此,刚性是反映物体形变难易程度的一个属性。
韧性的材料比较柔软，它的拉伸断裂伸长率、抗冲击强度较大；硬度、拉伸强度和拉伸弹性模量相对较小。
而刚性材料它的硬度、拉伸强度较大；断裂伸长率和冲击强度就可能低一些；拉伸弹性模量就较大。
弯曲强度反应材料的刚性大小，弯曲强度大则材料的刚性大，反之则韧性大。
在ASTMD790弯曲性能标准试验方法中说，这些测试方法适合于刚性材料也适合于半刚性材料。
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胶粘剂剪切冲击强度试验方法（参照GB/T 6328-1999）2005-3-24 详细内容1. 主题内容与适用范围本标准规定了在标准试样上测定胶粘剂剪切冲击强度的一种方法，并规定了试样制备、试验方法及试验条件等。
本标准适用于木质—木质，金属—金属，也可用于塑料一塑料以及它们之间粘接试样剪切冲击强度的测定。
2. 定义冲击值(impact value)：试样受到一次冲击试验机摆锤击打时，所吸收的能量。
冲击值用J/m2表示。
3. 原理冲击值的测定通过使用摆锤式冲击试验机在木质一木质或金属一金属试样上完成。
4. 装置4.1 摆锤式冲击试验机的摆锤速度为3. 4m/s。
4.1.1 摆锤的锤面应该是平的，并且要比被冲击的试样稍宽，达到完全碰撞。
4.1.2 试样的固定装置（见图1）图示的固定装置不适用于所有剪切冲击试验机。
固定夹具的尺寸和设计可随试验机的不同而变化。
固定装置可由钢制成，用螺丝固定于试验机的底座上，角上应钻孔，使试样完全镶于固定装置的支撑端面上，同时固定装置也应有螺丝将试样固定住，当使用非金属被粘物时，螺丝前应垫有金属片，此固定装置应保证试样在摆锤达到最大速度时受到撞击。
4.1.3 夹具及调节固定装置在试验机摆锤冲击下应保持稳固，不移动。
试样与固定装置的高度应确保冲击时摆锤下端尽量贴近于胶粘边缘，最好在0. 8mm内。
通常试验机夹具顶端到摆锤底部的距离为22mm。
试样的合适高度可以通过试样在夹具中的位置调节。
（注：冲击试验机及其校正的方法见ISO 178：1975和ISO 179：1982)4. 2 状态调节室在（23士2)℃下，保持相对湿度为50％士5％。
（注：在实验室温度下，硝酸钙饱和溶液的相对湿度大约为51％。
）5. 试样5.1 金属一金属试样采用的尺寸见图2（a）。
如果此尺寸的试样在所用试验机上不能断裂，那么25mmX 25mm的一面可缩小，而25mm X 45mm的那一面保持不变。
其具体尺寸及胶粘面积应在试验报告中记录清楚。
纤维增强复合材料动态冲击剪切性能1 范围本标准规定了纤维增强复合材料动态冲击剪切性能试验的术语和定义、试验原理、试验设备、试样、试验条件、试验步骤、数据计算与试验结果及试验报告。
本标准适用于纤维增强树脂基复合材料动态冲击剪切性能的测定，其它材料也可参照执行。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。
GB/T 1446 纤维增强塑料性能试验方法总则3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1弹性纵波波速 elastic longitudinal wave velocity弹性纵波在等截面的杆件中的传播速度。
3.2动态冲击剪切应力 dynamic punch-shear stress在冲击剪切过程中的任一时刻，剪切载荷与试样原始剪切面积的比值。
3.3动态冲击剪切位移 dynamic punch-shear displacement在冲击剪切过程中，与试样接触的输入杆端面与输出管端面的位移之差。
3.4动态冲击剪切强度 dynamic punch-shear stress strength在动态冲击剪切破坏过程中，试样的最大剪切应力。
4 试验原理基于分段式一维霍普金森杆试验原理，打击杆以一定的速度打击输入杆，在输入杆中形成入射弹性压缩应力波并向前传播，对输入杆和输出管间的试样进行动态冲击加载，使试样沿厚度方向剪切破坏。
由输入杆上的应变片测得弹性入射波、反射波，由输出管上的应变片测得弹性透射波，根据一维应力波理论，计算试样的动态冲击剪切应力和动态冲击剪切位移等。
试验装置原理图如图1。
1说明：1——驱动装置； 4、7——应变片； 8——输出管；2——打击杆； 5——试样； 9——吸能装置；3——输入杆； 6——吸收杆； 10——支撑平台。
图1 试验原理图5 试验设备5.1 打击杆、输入杆、吸收杆和输出管5.1.1 打击杆、输入杆、吸收杆、输出管应采用相同的材料和相同的工艺加工而成，材料屈服强度应大于试样材料强度，一般选用高强度合金钢材料。
