实验4 冲击性能试验

实验四 冲击性能试验

一. 实验目的

（1）测定塑料的冲击强度，并了解其对制品使用的重要性。 （2）了解冲击实验机原理，学会使用冲击实验机。

（3）掌握试验结果处理方法，了解测试条件对测定结果的影响。

二. 实验原理

冲击强度(Impact Strength)是高聚物材料的一个非常重要的力学指标，它是指某一标准样品在每秒数米乃至数万米的高速形变下，在极短的负载时间下表现出的破坏强度，或者说是材料对高速冲击断裂的抵抗能力，也称为材料的韧性。

评价材料的冲击强度最好的试验方法是高速应力－应变试验。应力－应变曲线下方的面积与使材料破坏所需的能量成正比。如果试验是以相当高的速度进行，这个面积就变成与冲击强度相等。

本实验采用摆锤法。基本原理摆锤从垂直位置挂于机架的扬臂上以后，此时扬角为α（如图2－35所示），便获得一定的位能，如任其自由落下，位能转化为动能，将试样冲断，冲断以后，摆锤以剩余能量升到某一高度，升角为β。

图2－35 摆锤式

冲击实验机工作原理

在整个冲击实验中，按照能量守恒关系可写出下式：

)

(0h h n A -=(cos cos )mL βα=-

式中 m －冲锤质量，kg ；α―冲锤冲前之扬角； L―冲锤摆长，m ；

β―冲锤冲断试样后之升角；A―冲断试样所消耗的功，J 。

式中除β外均为已知数，故根据摆锤冲断试样后之升角β的大小，即可绘制出读数盘，由读数盘可以直接读出冲断试样时消耗的功的数值。 消耗的功除以试样的横截面积，即为材料的冲击强度σ1（kJ/m 2）。

按下式计算：1A bd

σ=

式中 A―冲断试样所消耗的功，kJ ；b―试样宽度，m ；d―试样厚度，m 。：

1

1bd A =

σ 式中 A 、b 同前； d 1――缺口试样剩余宽度，m 。

三. 实验设备和材料

摆锤式冲击试验仪 游标卡尺 尼龙试样

四. 实验步骤

（1）熟悉设备，检查机座是否水平。

（2）用卡尺测量试样中间部位的宽度、厚度，缺口试样则测量缺口处的剩余厚

度，准确至0.02mm ，测量三点，取平均值。 （3）根据试样类型调整好试样支撑线距离。

（4）根据试样断裂所需能量大小选择摆锤，使试样破裂所需要的能量在摆锤总

能量的10％～85％区间内。

（5）检查并调节试验机零点，将摆锤举起卡好，使其自由落下。

图2－36 冲击试验机 1―固定支座；2―紧固螺钉；3―活动试样支座；4―支承刀刃；5―被动指针；6―主动指针；7―螺母；8－摆轴；9－搬动手柄；10－挂钩；11－紧固螺钉；12－连接套；13－摆杆；

14－调整套；15－摆体；16－冲击刀刃；17－水准泡

（6）将试样面贴紧在直角支座垂直面上，缺口背向冲锤，缺口位置与冲锤对准。 （7）将指针拨至右边的满量程位置。

（8）扳动手柄抓钩，放松摆锤，使其自由下落，将试样冲断时，指针所指数值

即为A 值，记录读数。

（9）按公式计算每个试样的冲击强度，并取其算数平均值。 注意事项：

在进行试验的时候不可贸然的将手放在摆锤经过的位置 以防被击伤

在测缺口的测试时候每次放在仪器上缺口的方向 位置要一致

五、数据记录与处理

抗冲击强度测试（黑的是加了EPDM,白的没加）

编号

长(MM) 宽(MM) 厚(MM) 槽深(MM) 冲击吸收功（J) 冲击韧性(KJ/M2) 第1，2组

黑样条1 78.5 10 4 0.5 0.5915 9.56 白样条2

78.5 9.98 4 0.5 0.2356 6.214 黑样条3 78.82 9.98 4 0.5 0.3137 8.274 白样条4 78.5 9.98 4 0.52 0.1999 5.283 第3，4组

黑样条5 78.44 9.92 4.06 0.38 0.2794 7.214 白样条6

78.64 9.92 4.02 0.48 0.4386 11.55 黑样条7 78.88 9.94 4.05 0.51 0.0169 0.4454 白样条8

78.74

9.75

3.95

0.71

0.3764

10.54

黑样条1的冲击强度：1σ=

1

A bd =0.5915J/(10mm*（4-0.5）mm ）=16.9KJ/ m 2

相对误差：E=（16.9-9.56）/9.56*100%=76.77%

黑样条3的冲击强度：1σ=

1

A bd =0.3137J/（9.98mm*（4-0.5）mm ）=8.98KJ/m

2

相对误差：E=(8.98-8.274)/8.274*100%=8.6%

黑样条5的冲击强度:1σ=

1

A bd =0.2794J/(9.92mm*（4.06-0.38）mm)=7.65KJ/m 2

相对误差：E=（7.653-7.214）/7.214*100%=6.1%

白样条2的冲击强度：1σ=

1

A bd =0.2356J/（9.98mm*（4-0.5）mm ）=6.74KJ/ m 2

相对误差：E=（6.74-6.214）/6.214*100%=8.5%

白样条4的冲击强度：1σ=

1

A bd =0.1999J/(9.98mm*(4-0.52)mm)=5.76KJ/ m 2

相对误差：E=（5.76-5.283）/5.283*100%=8.9%

白样条6的冲击强度：1σ=

1

A bd =0.4386J/(9.92mm*(4.02-0.48)mm)=12.49KJ/ m

2

相对误差：E=（12.49-11.55）/11.55*100%=8.1%

白样条8的冲击强度：1σ=

1

A bd =0.3764J/(9.75mm*(3.95-0.71)mm)=11.92KJ/ m 2

相对误差：E=（11.92-10.54）/11.92*100%=13.4%