实验七冲击强度测定

实验七冲击强度测定 （二）塑料悬臂梁冲击实验

目的和要求 • 熟悉高分子材料冲击性能测试的方法、操作及其实验结果处理，了解测试条件对测定结果的影响。

实验原理 • 我国经常使用的是简支梁式摆锤冲击实验方法，基本原理是把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Ⅱ-7-1所示)，它便获得了一定的位能，如任其自由落下，则此位能转化为动能，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Ⅱ-7-1 摆锤式冲击实验机工作原理

在整个冲击实验中，按照能量守恒的关系可写出下式：在整个冲击实验中，按照能量守恒的关系可写出下式：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。

仪器、设备和材料 • 1、材料试样最佳试样为I型试样，长L=80mm，宽b=10.00mm。 ①模塑和挤塑料应采用A型或B型缺口试样，如表Ⅱ-7-4和图Ⅱ-7-5所示。 ② 试样制备 a.试样制备应按照GB 5471、GB 9352或材料有关规范制备试样。I型试样可按GB11997方法制备的A型试样的中部切取。 b.板材用机械加工制备试样应尽可能采用A型缺口的I型试样。无缺口试样的机加工面不应面朝冲锤。 c.各向异性的板材需从板材的纵横两个方向各取一组试样。 d.试样缺口可在铣床、刨床或专用缺口加工机上加工。

表Ⅱ-7-4 方法名称、试样类型、缺口类型和尺寸

2、仪器、设备 ①实验机摆锤式悬臂梁冲击实验机应具有刚性结构，能测量破坏试样所吸收的冲击能量W，其值为摆锤初始能量与摆锤在破坏试样之后剩余能量的差。应对该值进行摩擦和风阻损失的校正(见表Ⅱ-7-5)。 ②摆锤摆锤转轴中心应水平，冲击刃是半径为(0.8±0.2)mm的圆柱面。 ③摆锤旋转轴到试样中心冲击点之间的距离应在Lp±l％的范围内。

④试样支座 • 为固定夹具和活动夹具组成的虎钳。夹具的夹持面应平行，偏差在±0.025mm以内。虎钳所夹持的试样长轴线铅直，与虎钳顶面垂直(见图Ⅱ-7-6)。图 Ⅱ-7-6 缺口试样冲击处、虎钳支座、试样及冲击刃位置图 1-冲击刃半径R1＝（0.8±0.2）mm；2-与试样接触的夹具面； 3-夹具棱圆角半径R2＝(0.2±0.1)mm

表Ⅱ-7-5 摆锤冲击实验机的特性

摆长Lp(m)可由摆锤小振幅振动周期T实验测定，按下式计算：摆长Lp(m)可由摆锤小振幅振动周期T实验测定，按下式计算： (Ⅱ-7-5) 式中 gn——自由落体的标准加速度(其值为9.8lm／S2)，m／S2； T ——摆锤往复一次摆动的时间，可由至少50次连续摆动来确定(已知精度为1/2000，摆动角度离开中心每侧应小于5°)。

实验步骤 • 1、除有关方面同意采用别的条件如在高温或低温实验外，都应在与状态调节相同的环境中进行实验。 • 2、测量每个试样中部的厚度和宽度或缺口试样的剩余宽度bN，精确到0.02 mm。 • 3、检查实验机是否有规定的冲击速度和正确的能量范围，判断试样吸收的能量在摆锤容量的10％至80％范围内。 • 4、进行空白实验，记录所测得的摩擦损失，该能量损失不得超过表7-5规定的值。

5、抬起并锁住摆锤，把试样放在虎钳中，按图Ⅱ-7-6所示的要求夹住试样(也称正置试样冲击)。5、抬起并锁住摆锤，把试样放在虎钳中，按图Ⅱ-7-6所示的要求夹住试样(也称正置试样冲击)。 • 6、释放摆锤，记录试样所吸收的冲击能，并对其摩擦损失等进行修正(见表Ⅱ-7-5)。 • 7、试样可能会有四种破坏类型，完全破坏(试样断开成两段或多段)、铰链破坏(断裂的试样由没有刚性的很薄表皮连在一起的一种不完全破坏)，部分破坏(除铰链破坏外的不完全破坏)和不破坏。

8、在同一样品中，如果有部分破坏和完全破坏或铰链破坏时，应报告每种破坏类型的算术平均值。 • 9、将试样用反置冲击方式，重复实验步骤3至8。

实验记录与处理 1、无缺口试样悬臂梁冲击强度 (kJ／m2) (Ⅱ-7-6) 式中W ——破坏试样所吸收并经修正后的能量，J； h ——试样厚度，mm； b ——试样宽度，mm。 2、缺口试样悬臂梁冲击强度 (kJ／m2) (Ⅱ-7-7) 式中 W ——破坏试样所吸收并经修正后的能量，J； h ——试样厚度，mm； bN ——试样缺口底部的剩余宽度，mm。

3、计算一组实验结果的算术平均值，取两位有效数字。3、计算一组实验结果的算术平均值，取两位有效数字。在一种样品中存在不同的破坏类型时，应注明各种破坏类型试样数目和算术平均值： • 4、标准偏差； (Ⅱ-7-8) 式中 s ——标准偏差， ——单个测定值， ——一组测定值的算术平均值， n ——测定个数。

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