塑料简支梁冲击试验

塑料简支梁冲击试验

(一)实验目的

掌握塑料简支梁冲击试验方法理和基本结构。

(二)实验原理

本方法的原理是将试样安放在简支梁冲击机的规定位置上，然后利用摆锤自由落下，对试样施加冲击弯曲负荷、使试样破裂。用试样单位截面积所消耗的冲击功来评价材料的耐冲击韧性。图 1 所示为摆锤式简支梁冲击试验机的工作原理。

(三)实验仪器及试祥

1 ．实验仪器

以国产XJJ — 5 摆锤式简支梁冲击机为例。

该机主要技术参数符台GB1043 — 93 和ISO179 — 1982 标准的要求。

图１摆锤式简支梁冲击试验机原理示意图

(1) 机体结构及性能见图1 ，本试验机由机体、试样安放架、冲击锤、操纵机构及读数装置等五个部分组成。

①机体部分—包括机体、操纵机构、测量机构、摆轴和试样安放架组成，为确保安装平稳、准确，在机体上面设有水准泡17 ，方便调试。

②试样安放架一—由固定支座1 、紧固螺钉2 、活动试样支座3 、支承刀刃4 组成。试验前，应调整好活动试样支座间的距离，将试样紧靠在支座刀刃的支承面上。

③冲击锤———由摆轴8 、上连接套12 、摆杆13 、调整套14 、摆体15 、冲击刀刃16 等件组成。该机共有五种能量摆锤供选用，其冲击储能分别为 2 ．7J 、7 ．5J 、15J 、25J 、50J 。

④操纵机构——由手柄9 、挂钩l ０等件组成。当冲击摆扬起所需角度(160 ° ) 时，挂钩将摆上的调整套钩住。搬动手柄时，挂钩脱开，冲击摆自由落下，对试样进行冲击试验。

⑤测量装置—一其作用是将试样受冲击后所消耗的能量指示出来，试样所消耗的冲击功数值按下式计算。

式中P d —一冲击摆的冲击常数

α——冲击前摆锤扬角

β一一冲击后摆锤升角

该机由于冲击摆常数和扬角均为常数，因此，只要测出试样冲断后摆锤的升角，就可计算出试样冲断时所消耗的能量。该机读数刻度盘就是根据此原理来设计刻度的。试验时，可以直接从度盘上读取冲断功，度盘上有五种能量范围的刻度。

2 ．试验试样

图２简支梁冲击试样形状

(a) 无缺口试样(b) 缺口试样

试样的形状如图 2 ，其尺寸见表 1 。

表１简支梁冲击试样尺寸单位：mm

试样、摆锤刀、支座支座三者的相互关系如图 3 。

图３试样摆锤刀、支座三者的相互关系

(四)实验步骤

1.按GBl039 — 92 规定调节试验环境并处理试样。

2.测量试样尺寸。试验前对每个试样的尺寸要进行仔细测量，带缺口的试样要测量缺口处的剩余厚

度，准确至0 ．05mm ，每个试样的宽度、厚度尺寸各测量三点，取其算术平均值，每三个试样为一组。

3.根据试样的抗冲击韧性，选用适当的能量摆锤，所选的摆捶应使试样断裂所消耗的能量在摆锤总

储量的10 ％一80 ％范围内。

4.安装冲击摆杆并调整好指针( 如图1) 。安装好摆锤后，为使冲击后指针能正确指示，应使摆锤

处于铅垂位置，检查指针被动针 5 是否与主动针 6 靠紧，被动针所指示的位置是否于最大能量处。如不重合则需松开紧固螺母7 ，将被动指针指在最大能量处，然后将螺母7 拧紧。

5.空击试验。托起冲击摆，使其固定在160 °扬角位置，调整被动指针与主动指针重合，搬动手柄，

让冲击摆自由落下，此时，被动指针应被拨到“零”位置，若超过误差范围，则应调整机件间的摩

擦力，一直至指针示值在误差范围之内。

6.根据试样规格，调整活动支座3 间的距离( 如图1) ，可使用机中配套的对中板来调整，其方

法是：松开紧固螺针 2 ，将对中样板放在两活动支座的平面上，使对中样板的两侧面与支承刀刃相接触，摆锤冲击刀刃对准样板中心的V 型缺口，保证上述条件到位后拧紧螺钉 2 、通过固定座 1 将活动支座 3 固定在正确位置上。该机对中样板跨度的规格有四种，分别为：40mm 、

60mm 、70mm 和95mm 。

7.放置试样。试样应放置在两活动支座的上平面上，其测面与支撑承刀刃靠紧，测试带有缺口的试

样，把冲锤放下，让冲击刀刃对正缺口的背面，再把冲锤回复到扬角位置挂住。

8.冲击试验。完成上述准备工作后，便可以进行正式冲击试验。首先检查冲击摆是否处于所需的扬

角位置，调整好废盘上的被动指针与主动指针互相接触。然后搬动手柄9 ，摆锤即自由落下，冲断试样。当摆锤在空中瞬时静止时应及时接住，使其止动并读取度盘上被动指针的指示数值。

9.能量损失的修正。当摆锤最大冲击能量小于或等于4J 时，能量损失除达到有关标准要求的规定

外，还必须进行修正。修正后的能量值压( 即试样断裂所吸收的能量) 按下式计算：

式中 F Ｌ——摆锤力距，N · m

α——摆锤预扬角实测值( ° )

α ' ——摆锤空击后的升角( ° )

β——试样断裂后摆锤的升角( ° )

①为了计算方便，该仪器这一档的修正值已制成表格。试验时，只需从度盘上读取试样断裂后的数值，就可以从能量损失修正表中查修正后的能量值Ｅ。

②当摆锤冲击能量大于4J 时，能量值Ｅ从读数盘上直接读取。

(五)实验结果与数据处理

1. 无缺口试样简支粱冲击强度σ n (KJ ／m 2 ) 由下式求得：

式中 E 一一试样吸收的冲击能，J

a ——试样的厚度尺寸，mm

b 一一试样的宽度尺寸，mm

2. 缺口试样简文梁冲击强度α k (KJ ／m 2 ) 由下式求得：

式中Ｅ一一缺口试样吸收的冲击能，J

a k 一一试样缺口处剩余厚度尺寸，mm

b ——试样的宽度尺寸，mm

3. 计算强度值的算术平均值，标准偏差Ｓ，由下式求得：

式中Ｘ——单位测定值

—一一组测定值的算术平均值

n 一一测定值个数

(六)实验报告或实验记录的内容

•被测试材料的名称、规格、来源、制造厂家

•试样的制备及缺口加工方法，取样方向。

•试样的形状、尺寸。

•试样的预处理。

•试验环境：温度、湿度。

试验机的型号，所用摆锤最大能量值。

•试验速度。