材料力学性能 材料的抗冲击性能
材料力学性能-6-材料的抗冲击性能
同一材料用不同缺口试样测得的吸收功是不同的，且不存在换算关系，是不可比的。
冲击韧性 αk ：
冲击吸收功 Ak 除以缺口底部净横截面积 SN：
αK = AK / SN
αk的单位为 J / cm2
注：Ak 的单位为N·M(J)。
冲击吸收功的意义
• 冲击实验中，冲断试样所吸收的冲击吸收 功是冲击截面附近材料累积消耗的断裂总 功。（忽略试样掷出、机身振动、空气阻力等）
缺口试样冲击吸收功Ak和解理断口百分数与温度关系
• Ak −T曲线存在上、下二个平台Akmax和Akmin ，
• Ak值进入上平台的温度T1－100%纤维状断口，此 温 度 称 为 塑 性 断 裂 转 变 温 度 FTP （ Fracture Transition Plastic）。
T> FTP ，则脆性断裂的几率趋于零，材料呈 现为完全韧断状态；
（Fracture Appearance Transition Temperature）
冷脆转变的断口（冲击断口）
• 缺口冲击试样的断口也分为三个区：
纤维区、放射区和剪切唇区。
各区的相对比例及分布 视材料的塑性而定。通 常裂纹源位于缺口根部 （受拉应力）的中段稍 离表面处。在受压应力 区，裂纹扩展速率减小 而出现二次纤维区。
• 塑性较好的材料，裂纹沿二侧向深度方向稳定 扩展，中央部分较深，构成中部突进式的纤维 状区域，然后失稳扩展而形成放射区。由于试 样的无缺口侧受压应力，应力状态变软，因而 可在此侧出现二次纤维区。
• 塑性很好的材料，则放射区可完全消失，整个 断面上只存在纤维区和二侧及底部最后形成的 剪切唇；
• 若材料塑性很差，则受压侧塑性变形区很小， 二次纤维区会消失，直至观察不到剪切唇，这 时断口几乎全部为放射区。
材料的力学性能
材料的力学性能
材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的性能，主要包括强度、韧性、硬度、塑性等指标。
这些性能对于材料的选择、设计和应用具有重要意义。
下面将分别对材料的强度、韧性、硬度和塑性进行介绍。
首先，强度是材料抵抗破坏的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等
指标来表示。
强度高的材料具有较好的抗破坏能力，适用于承受大外力的场合。
例如，建筑结构中常使用高强度钢材，以保证结构的安全稳定。
其次，韧性是材料抵抗断裂的能力，也可以理解为材料的延展性。
韧性高的材
料在受到外力作用时能够延展变形而不断裂，具有较好的抗震抗冲击能力。
例如，汽车碰撞安全设计中常使用高韧性的材料，以保护乘车人员的安全。
再次，硬度是材料抵抗划伤和压痕的能力，通常用洛氏硬度、巴氏硬度等指标
来表示。
硬度高的材料具有较好的耐磨损性能，适用于制造耐磨损零部件。
例如，机械设备中常使用高硬度的合金材料来制造齿轮、轴承等零部件。
最后，塑性是材料在受力作用下发生塑性变形的能力，通常用延伸率、收缩率
等指标来表示。
具有良好塑性的材料能够在加工过程中较容易地进行成型和加工，适用于复杂零部件的制造。
例如，塑料制品的生产常使用具有良好塑性的材料，以满足复杂形状的加工需求。
综上所述，材料的力学性能是材料工程领域中的重要指标，对于材料的选择、
设计和应用具有重要意义。
强度、韧性、硬度和塑性是衡量材料力学性能的重要指标，不同的应用场合需要选择具有不同力学性能的材料，以满足工程需求。
因此，深入了解和掌握材料的力学性能，对于材料工程师和设计师来说是非常重要的。
摆锤冲击试验原理
摆锤冲击试验原理摆锤冲击试验是一种常用的材料力学性能测试方法，通过对材料进行冲击试验，可以评估材料的韧性和抗冲击能力。
本文将介绍摆锤冲击试验的原理及其在材料研究中的应用。
摆锤冲击试验是一种动态加载试验方法，其原理是利用摆锤的动能对试样进行冲击。
在试验中，摆锤被提升到一定高度，然后释放，摆锤在重力作用下下落，最终击中试样。
试样受到冲击后，会发生变形或破裂，通过对试样的变形情况进行观察和测量，可以评估材料的抗冲击性能。
摆锤冲击试验通常包括冲击能量、冲击速度和试样几个重要参数。
冲击能量是指摆锤释放时具有的动能，它取决于摆锤的质量和下落高度。
冲击速度是指摆锤击中试样时的速度，它与摆锤的下落高度和试样的形变特征有关。
试样的几何形状和材料特性也会对冲击试验结果产生影响。
摆锤冲击试验在材料研究中具有重要的应用价值。
首先，它可以用来评估材料的韧性。
在冲击试验中，试样受到冲击后会发生塑性变形或破裂，通过观察试样的变形情况，可以了解材料的韧性水平。
其次，摆锤冲击试验可以用来比较不同材料的抗冲击能力。
通过对不同材料进行冲击试验，可以评估它们在受到外部冲击时的表现差异，为材料选择和设计提供参考依据。
此外，摆锤冲击试验还可以用来研究材料的断裂机制和变形行为，为材料的改进和优化提供理论支持。
在进行摆锤冲击试验时，需要注意以下几点。
首先，试验过程中要确保试样的几何尺寸和质量符合标准要求，以保证试验结果的可靠性和可比性。
其次，要严格控制试验条件，包括摆锤的下落高度、试样的固定方式和冲击试验环境等，以减小试验误差。
最后，要对试验数据进行准确的记录和分析，以得出科学可靠的结论。
总之，摆锤冲击试验是一种重要的材料力学性能测试方法，它可以评估材料的韧性和抗冲击能力，为材料研究和应用提供重要参考。
在进行摆锤冲击试验时，需要严格控制试验条件，确保试验结果的可靠性和可比性。
摆锤冲击试验在材料研究中具有广泛的应用前景，将为材料的改进和优化提供重要支持。
材料的性能
材料的性能1．力学性能材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能。
压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括强度、硬度、塑性和韧性等。
(1)强度是指金属材料在外力作用下对变形或断裂的抗力。
强度指标是设计中决定许用应力的重要依据，是材料抵抗外力作用能力的标志。
常用的强度指和抗拉强度σb，高温下工作时，还要考虑蠕变极限σn 标有屈服强度σs或σ0．2和持久强度σ，设计中许用应力都是根据这些数值决定的。
另外，材料的屈强D比(σs／σb)也是反映材料承载能力的一个指标，不同材料具有不同的屈强比，即使是同一种材料，其屈强比也随着材料热处理情况及工作温度的不同而有所变化。
(2)塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力。
塑性指标主要有伸长率δ、断面收缩率φ、冲击韧性ak等。
用塑性好的材料制造容器，可以缓和局部应力的不良影响，有利于压力加工，不易产生脆性断裂，对缺口、伤痕不敏感，并且在发生爆炸时不易产生碎片。
作为化工容器用的钢，要求伸长率δ不低于14％，冲击韧性ak在使用温度下不低于35J／cm2。
(3)韧性是指金属材料抵抗冲击负荷的能力。
韧性常用冲击功Ak和冲击韧性值ak表示。
Ak值或ak值除反映材料的抗冲击性能外，还对材料的一些缺陷很敏感，能灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化。
而且Ak对材料的脆性转化情况十分敏感，低温冲击试验能检验钢的冷脆性。
表示材料韧性的一个新的指标是断裂韧性，它是反映材料对裂纹扩展的抵抗能力。
(4)硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标。
硬度试验的方法较多，原理也不相同，测得的硬度值和含义也不完全一样。
最常用的是静负荷压入法硬度试验，即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、维氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。
而肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。
因此，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。
探讨材料抗冲击性能的关键因素
探讨材料抗冲击性能的关键因素材料的抗冲击性能是评估其在受到冲击或撞击时的抵抗能力的重要指标。
在工程领域中，材料的抗冲击性能对于确保结构的安全性和可靠性至关重要。
本文将探讨影响材料抗冲击性能的关键因素，并分析其对材料性能的影响。
首先，材料的物理性质是影响其抗冲击性能的重要因素之一。
材料的密度、硬度和弹性模量等物理性质直接影响了材料的抵抗能力。
一般来说，密度较高的材料具有较好的抗冲击性能，因为高密度材料能够吸收更多的冲击能量，并将其分散到周围环境中。
另外，硬度和弹性模量也会影响材料的抗冲击性能。
硬度较高的材料能够更好地抵抗外界冲击力，而弹性模量较高的材料能够更好地回复形变，从而减少冲击对材料的破坏程度。
其次，材料的微观结构也是影响其抗冲击性能的重要因素。
材料的晶粒尺寸、晶体结构和晶界等微观结构特征会影响材料的强度和韧性。
晶粒尺寸较小的材料通常具有较高的强度和韧性，因为小尺寸的晶粒能够限制位错的移动，从而增加材料的强度。
而晶体结构的稳定性和晶界的结构也会影响材料的抗冲击性能。
晶体结构稳定的材料通常具有较好的抗冲击性能，因为结构稳定的晶体能够更好地承受冲击力。
此外，晶界的结构也对材料的抗冲击性能有影响，晶界的存在能够阻碍裂纹的传播，从而提高材料的韧性。
第三，材料的化学成分也会对其抗冲击性能产生影响。
不同的化学成分会导致材料具有不同的力学性能和抗冲击性能。
例如，添加了合适的合金元素可以提高材料的强度和硬度，从而增强其抗冲击性能。
此外，化学成分还会影响材料的晶体结构和晶界特征，进而影响材料的抗冲击性能。
因此，在设计材料时，需要根据具体的应用需求选择合适的化学成分，以达到所需的抗冲击性能。
最后，材料的制备工艺和处理方法也对其抗冲击性能产生重要影响。
不同的制备工艺和处理方法会导致材料具有不同的微观结构和物理性质，从而影响其抗冲击性能。
例如，热处理可以改变材料的晶界结构和晶粒尺寸，进而影响材料的强度和韧性。
此外，表面处理方法如喷涂、镀层等也可以提高材料的抗冲击性能。
材料力学性能指标
= (V0-V1)/V0
2.1.2 材料的静载力学性能指标
静载力学性能是指材料在加载速度较慢 时表现出的力学性能。
(1) 静拉伸试验是工业上应用最广泛的力 学性能评定方法之一。试验时在试样两 端缓慢施加载荷，使其工作部分缓慢地 沿轴向伸长，直至拉断为止。
在应力较小时为弹性变形，外力去除后变 形消失。应力增大到一定程度后，外力去 除后变形也不能完全消失，而是有一部分 残余变形，即发生了塑性变形。材料不发 生塑性变形的最大应力为弹性极限σe。在 弹性变形阶段，应力—应变一般服从虎克 (Hook)定律，成正比关系，但应力达到某 一极限值σp后的短暂的弹性变形阶段应力 和应变偏离直线关系，σp是应力—应变成 正比关系的最大应力，称为比例极限。
静拉伸力学性能—— 应力应变曲线分析
不同材料的应力应变曲线
低碳钢
铝合金
不同材料的应力应变曲线
聚氯乙烯
无机材料
延伸率
材料的塑性是指材料发生塑性变形而不断裂的 能力。
延伸率（elongation percentage)δ定义为试样拉 断后工作部分长度的相对伸长量，即：
lb l0 100%
研究目的和意义
（1）正确地使用材料，保证构件在服役期内有 效运行。 （2）通过对材料力学性能的研究可以评价材料 合成与加工工艺的有效性，并通过控制材料的 加工工艺，提高材料的力学性能。 （3）在材料力学性能理论的指导下，采用新的 材料成分和结构，或新的加工和合成工艺，设 计和开发出新材料，以满足对材料的更高需求。
主要内容
2．1 材料的力学性能指标 2．2 材料的变形 2．3 材料的断裂 2．4 材料的断裂韧性 2．5 材料的疲劳 2．6 材料的抗冲击性能
材料力学与抗冲击性能的关系研究
材料力学与抗冲击性能的关系研究材料力学是研究材料在受力作用下的力学性能的学科，而抗冲击性能则是材料在受到冲击或撞击时所能承受的能力。
这两者之间存在着密切的关系，通过研究材料力学参数的变化，可以更好地了解材料的抗冲击性能。
首先，材料的力学性能对其抗冲击性能有着直接的影响。
强度是材料力学性能中最重要的指标之一，它反映了材料在受力作用下的抵抗能力。
一般来说，强度越高的材料，其抗冲击性能也会相应增强。
这是因为在受到冲击或撞击时，材料需要承受更大的力量，如果材料的强度不够，就会发生破裂或变形，无法有效地抵抗冲击。
因此，提高材料的强度可以有效地提升其抗冲击性能。
其次，材料的韧性也是影响抗冲击性能的重要因素。
韧性是指材料在受到外力作用下发生塑性变形的能力。
具有较高韧性的材料在受到冲击时能够吸收更多的能量，从而减少冲击对材料的破坏。
相反，韧性较低的材料容易发生脆性断裂，无法有效地吸收冲击能量，从而导致严重的破坏。
因此，提高材料的韧性可以提升其抗冲击性能。
此外，材料的断裂韧度也对抗冲击性能有着重要的影响。
断裂韧度是指材料在断裂前所吸收的能量。
断裂韧度越高，材料在受到冲击时能够吸收更多的能量，从而减缓冲击的影响，提高抗冲击性能。
因此，提高材料的断裂韧度可以有效地提升其抗冲击性能。
此外，材料的微观结构也对其抗冲击性能有着重要的影响。
微观结构中的晶粒尺寸、晶界、孔隙等因素都会影响材料的力学性能和抗冲击性能。
例如，晶粒尺寸较小的材料通常具有较高的强度和韧性，能够更好地抵抗冲击。
而孔隙和缺陷则会降低材料的强度和韧性，使其更容易发生破裂。
因此，通过调控材料的微观结构，可以有效地改善其抗冲击性能。
综上所述，材料力学与抗冲击性能之间存在着密切的关系。
通过研究材料的力学性能参数，如强度、韧性和断裂韧度，以及调控材料的微观结构，可以有效地提升材料的抗冲击性能。
这对于各种领域的材料应用具有重要的意义，如航空航天、汽车制造、建筑工程等。
工程材料的力学性能
工程材料的力学性能
目录
contents
引言 弹性性能 塑性性能 强度性能 韧性性能 工程材料的实际应用
01
引言
力学性能是指材料在受到外力作用时表现出来的性质，包括强度、硬度、塑性、韧性等。
定义
工程材料的力学性能是决定其承载能力和耐久性的关键因素，对于工程安全和经济效益具有重要意义。
重要性
定义与重要性
提高材料的疲劳强度可以通过优化材料成分、改变加工工艺、强化表面处理等方法实现。
06
工程材料的实际应用
机械制造
钢铁材料是机械制造行业的基础材料，用于制造各种机械设备、交通工具和零部件，其耐磨、耐压、耐腐蚀的特性保证了设备的稳定性和可靠性。
建筑结构
钢铁材料广泛应用于桥梁、高层建筑、工业厂房等建筑结构中，以其高强度、高韧性、可塑性强的特点满足各种建筑需求。
韧性性能
冲击韧性是指材料在受到冲击载荷时抵抗破坏的能力。
材料的冲击韧性与其内部结构、温度、杂质等因素有关。
冲击韧性通常用冲击功、冲击强度等参数来衡量。
冲击韧性对于材料的抗冲击性能和安全使用具有重要的意义。
冲击韧性
断裂韧性是指材料抵抗裂纹扩展的能力，是评价材料抵抗脆性断裂的重要指标。
材料的断裂韧性与其内部结构、温度、加载速率等因素有关。
详细描述
剪切模量是指在剪切应力作用下，材料抵抗剪切变形的能力。它是材料剪切刚度的度量。剪切模量越大，材料抵抗剪切变形的能力越强。
应用场景
在工程设计中，剪切模量是重要的设计参数，用于计算结构件的剪切强度和稳定性，以及预测材料在受力条件下的变形行为。
03
塑性性能
总结词
屈服强度是工程材料在受到外力作用时，开始发生屈服现象的应力极限。
分析材料力学对抗冲击性能的影响因素
分析材料力学对抗冲击性能的影响因素材料力学是研究材料在外力作用下的力学性能的学科。
在工程领域中，材料力学的研究对于分析和预测材料在冲击载荷下的性能至关重要。
本文将探讨材料力学对抗冲击性能的影响因素。
首先，材料的强度是决定其抗冲击性能的关键因素之一。
强度指的是材料在外力作用下能够承受的最大应力。
强度越高，材料在冲击载荷下的变形和破坏能力就越强。
例如，高强度钢材通常具有较好的抗冲击性能，因为它们能够承受更高的应力而不会发生塑性变形或断裂。
其次，材料的韧性也对抗冲击性能起着重要作用。
韧性是指材料在外力作用下能够吸收能量并发生塑性变形的能力。
具有高韧性的材料能够在冲击载荷下发生较大的塑性变形，从而减缓冲击力对结构的影响。
例如，一些聚合物材料具有较高的韧性，因此在一些冲击载荷较大的应用中被广泛使用。
此外，材料的硬度也会影响其抗冲击性能。
硬度指的是材料抵抗划痕或压痕的能力。
较高的硬度通常意味着材料具有较好的抗冲击性能，因为它们能够抵抗冲击载荷引起的表面破坏。
例如，一些陶瓷材料具有较高的硬度，因此在一些需要高抗冲击性能的应用中被广泛使用。
此外，材料的密度也会对其抗冲击性能产生影响。
密度越大，材料在冲击载荷下的变形和破坏能力就越强。
例如，金属材料通常具有较高的密度，因此在一些需要高抗冲击性能的应用中被广泛使用。
最后，材料的微观结构也会对其抗冲击性能产生重要影响。
材料的晶体结构、晶界和缺陷等微观结构特征会影响材料的力学性能。
例如，晶体的晶界能够阻碍位错的移动，从而增加材料的强度和韧性。
此外，材料中的缺陷如夹杂物、裂纹等也会对材料的抗冲击性能产生重要影响。
综上所述，材料力学对抗冲击性能的影响因素包括强度、韧性、硬度、密度和微观结构等。
了解这些因素对材料性能的影响，有助于工程师和科学家设计和选择具有良好抗冲击性能的材料，从而提高结构的安全性和可靠性。
材料抗冲击性能的影响因素及其优化策略
材料抗冲击性能的影响因素及其优化策略引言：材料的抗冲击性能是衡量材料在受到外力冲击时能否保持结构完整性和性能稳定的重要指标。
在各个领域，如航空航天、汽车制造、建筑工程等，对材料的抗冲击性能要求越来越高。
本文将探讨影响材料抗冲击性能的因素，并提出相应的优化策略。
一、材料的力学性能材料的力学性能是影响抗冲击性能的重要因素之一。
强度、韧性和硬度等指标直接影响材料在受到冲击时的承载能力和变形能力。
一般来说，高强度和高韧性的材料能够更好地抵抗冲击载荷，而高硬度的材料则能够减少冲击时的变形和破损。
优化策略：选择具有高强度和高韧性的材料，如高强度钢、铝合金等，并通过合理的热处理、合金设计等手段提高材料的硬度。
二、材料的微观结构材料的微观结构对其抗冲击性能具有重要影响。
晶粒尺寸、晶界特征以及材料的相组成等因素都会影响材料的抗冲击性能。
细小的晶粒和均匀的晶粒分布可以增加材料的强度和韧性，从而提高抗冲击性能。
而晶界的特征和相组成的选择可以影响材料的塑性变形和断裂行为，进而影响材料的抗冲击性能。
优化策略：通过合适的加工工艺和热处理方法，控制材料的晶粒尺寸和晶界特征，使其达到细小和均匀的状态。
同时，通过合金设计和相组成的优化，选择适合的相组成，提高材料的塑性变形能力。
三、材料的缺陷和损伤材料的缺陷和损伤是影响抗冲击性能的重要因素之一。
材料中的微裂纹、夹杂物、孔洞等缺陷会降低材料的强度和韧性，使其更容易发生断裂和破坏。
此外，材料的疲劳性能也会影响其抗冲击性能，疲劳裂纹的扩展会导致材料的破坏。
优化策略：通过合适的材料制备和加工工艺，减少材料中的缺陷和损伤。
例如，采用精细的材料制备工艺和合适的热处理方法，可以减少材料中的夹杂物和孔洞。
此外，合理的使用和维护材料，避免过度加载和疲劳破坏，也是提高材料抗冲击性能的重要策略。
结论：材料的抗冲击性能受多个因素的影响，包括力学性能、微观结构以及材料的缺陷和损伤。
通过优化材料的力学性能、微观结构和减少缺陷和损伤，可以有效提高材料的抗冲击性能。
材料的性能有哪些
材料的性能有哪些材料的性能是指材料在特定条件下所表现出的各种物理、化学、力学等特性。
一种材料的性能好坏直接影响着其在各个领域的应用，并且也反映了材料的质量和性价比。
下面介绍一些常见的材料性能。
1.力学性能：包括强度、硬度、韧性、延展性、抗冲击性等，反映了材料在外力作用下的应变能力。
高强度材料通常具有较高的强度和硬度，适用于承载重量的结构，而高韧性材料能够吸收冲击能量，适用于需要耐冲击的应用。
2.热性能：包括热导率、热膨胀系数、热稳定性等，反映了材料在高温条件下的表现。
热导率高的材料能够迅速传导热能，适用于导热器件；而热膨胀系数低的材料能够减少因温差引起的热应力，提高材料的热稳定性。
3.电性能：包括导电性、绝缘性、介电常数等，反映了材料在电场下的行为。
导电性好的材料适用于电子元器件；而绝缘性好的材料能够阻止电流的流动，用于电子隔离材料。
4.光学性能：包括透光性、折射率、光学吸收等，反映了材料对光的传播和相互作用的特性。
透明材料能够透过光线，适用于透明器件；而吸收光线的材料可用于光敏元件或光吸收材料。
5.化学性能：包括耐腐蚀性、化学稳定性、可溶性等，反映了材料在不同化学环境中的化学活性。
耐腐蚀性好的材料能够抵抗化学物质的腐蚀，延长材料的使用寿命。
6.吸声性能：反映了材料对声波的能量吸收能力。
吸声性能好的材料能够减少噪音传播和回声，适用于噪音控制和声学装饰。
7.磁性能：包括磁导率、磁饱和等，反映了材料在磁场中的性能。
高磁导率的材料可以增大磁感应强度，适用于电感器件。
总之，材料的性能是多方面因素综合作用的结果，不同的领域和应用需要不同性能的材料。
因此，在选择材料时，需要根据不同的要求和条件综合考虑材料的性能特点，以便选择最适合的材料。
木材的抗风和抗冲击性能
木材的抗风和抗冲击性能木材作为一种天然的生物质材料，其在抗风和抗冲击性能方面的表现一直是工程领域和材料科学研究的重要课题。
木材作为一种传统的建筑材料，在我国有着悠久的历史，其独特的物理和力学性能使其在抗风和抗冲击方面具有独特的优势。
抗风性能木材的抗风性能主要体现在其韧性和刚度上。
木材是一种具有显著弹性和塑性的材料，当外力作用于木材时，木材会产生变形，但当外力消失后，木材可以部分或全部恢复其形状。
这种特性使得木材在风力作用下具有较好的抗变形能力。
另外，木材的结构特性也对抗风性能有很大影响。
木材是由许多纤维组成的天然高分子材料，这些纤维在木材中呈交织排列，形成了木材的骨架结构。
这种结构使得木材在受到风力作用时，能够将风力分散到整个结构中，从而降低结构的变形和破坏。
抗冲击性能木材的抗冲击性能主要与其韧性和强度有关。
在受到冲击力时，木材会吸收一部分能量，从而减少对结构的破坏。
木材的这种能量吸收能力主要取决于其韧性和纤维结构。
此外，木材的处理方式和改性也对抗冲击性能有很大影响。
通过特殊的处理和改性技术，可以提高木材的抗冲击性能。
例如，采用化学方法或物理方法对木材进行强化处理，可以提高其抗冲击能力。
木材作为一种生物质材料，其抗风和抗冲击性能受多种因素影响，包括木材的种类、结构、处理方式等。
在实际应用中，需要根据具体的工程需求和环境条件，选择合适的木材和处理方法，以提高木材的抗风和抗冲击性能。
木材的抗风性能测试方法为了准确评估木材的抗风性能，研究人员和工程师们开发了一系列的测试方法。
这些方法主要包括静态测试和动态测试两种。
静态测试通常用于评估木材在持久风力作用下的抗风性能。
这种测试方法通过对木材施加不同的风压，来模拟实际风环境中木材所承受的压力。
静态测试的结果通常以木材的变形、应力或破坏程度来表示。
动态测试则更关注木材在瞬时强风或风暴中的表现。
这种测试方法通常使用风洞实验或模拟风暴装置，通过对木材施加变化的动态风压，来模拟实际风环境中的瞬时风力。
复合材料力学性能
复合材料力学性能复合材料是由两种或两种以上的不同材料按照一定规律组合而成的材料。
与传统材料相比，复合材料具有独特的力学性能，以下将分别从强度、刚度、韧性、疲劳性能以及抗冲击性能等方面详细介绍复合材料的力学性能。
首先是复合材料的强度。
由于复合材料采用了不同种类的材料组合，在强度上具有明显的优势。
根据不同材料的组合方式和比例，复合材料可以获得高于单一材料的强度水平。
此外，由于复合材料具有随机分布的纤维增强体，使得复合材料具有较好的抗层状剪切破坏能力，提高了材料的整体强度。
其次是复合材料的刚度。
复合材料在刚性方面比传统材料更优越。
这是因为纤维增强体具有高弹性模量和高刚度特性，并且材料中纤维的方向性可以调整，所以在应力作用下，纤维能够承受更多的外力而不易产生位移。
因此，在力学应用中，复合材料能够提供更高的刚度和更小的变形。
再次是复合材料的韧性。
韧性是指材料在受到外力作用下产生破坏之前能够吸收的能量。
与传统材料相比，复合材料具有更好的韧性。
这是因为在复合材料中纤维的分布可以有效地防止裂纹扩展，同时由于纤维的存在可以将应力分散到整个材料中，从而提高韧性。
此外，复合材料也可以通过调整纤维增强体的类型和量来改善韧性。
复合材料的疲劳性能也是其重要的力学性能之一、在疲劳应力作用下，材料会出现裂纹的扩展，从而导致材料失效。
复合材料由于具有纤维增强体和基体的分离结构，在疲劳载荷下，纤维增强体能够吸收部分载荷，减缓增长速率，提高疲劳寿命。
此外，纤维增强体还能够增加复合材料的纵向和横向强度，降低应力集中，从而提高疲劳性能。
此外，复合材料的抗冲击性能也值得关注。
复合材料由于纤维增强体的存在，使得其在受冲击或振动载荷下具有更好的表现。
纤维增强体能够吸收冲击能量，减缓冲击载荷的传递，从而降低材料的损伤程度和失效概率。
综上所述，复合材料具有一系列优异的力学性能，如强度、刚度、韧性、疲劳性能和抗冲击性能等。
这得益于其具有多种材料的组合优势以及纤维增强体的特殊结构。
材料的力学性能和弹性模量
材料的力学性能和弹性模量材料的力学性能和弹性模量是材料科学中非常重要的参数，它们与材料的力学行为和性能密切相关。
本文将对材料的力学性能和弹性模量进行详细介绍和分析。
一、力学性能1. 强度：材料的强度是指材料在受力情况下能够承受的最大应力。
强度高的材料具有较高的抗拉、抗压等能力，常用来制造承重结构或需要抗外力作用的零部件。
2. 韧性：材料的韧性是指材料在受力情况下能够吸收能量的能力。
韧性高的材料能够在受到冲击或弯曲时发生塑性变形而不易断裂，常用于制造需要抗冲击或吸能的零部件。
3. 延展性：材料的延展性是指材料在受力情况下能够发生塑性变形的能力，即能够被拉长或压扁。
延展性高的材料具有较好的可加工性和适应性，常用于制造需要复杂形状或变形的零部件。
4. 脆性：材料的脆性是指材料在受力情况下发生断裂的倾向。
脆性高的材料容易发生断裂，常用于制造需要刚性和脆性的结构或零部件。
二、弹性模量弹性模量是材料在弹性阶段的应力和应变之间的比例关系。
常用的弹性模量包括杨氏模量、剪切模量和泊松比。
1. 杨氏模量：杨氏模量是指材料在拉伸或压缩过程中单位面积的应力与应变之间的比值。
杨氏模量越大，材料的刚度越高，即抵抗外力变形的能力越强。
2. 剪切模量：剪切模量是指材料在剪切过程中单位面积的剪应力与剪应变之间的比值。
剪切模量描述了材料在剪切应力作用下的变形特性。
3. 泊松比：泊松比是指材料在受力方向上的拉伸或压缩与垂直方向上的应力变形之间的比值。
泊松比描述了材料在受力作用下的变形特性，对材料的破坏和失效具有重要的影响。
三、材料选择和应用材料的力学性能和弹性模量是根据具体应用需求进行选择的。
不同的材料在力学性能和弹性模量上具有各自的优势和适用范围。
1. 金属材料：金属材料具有优异的强度和韧性，常用于制造机械零件、建筑结构和汽车零件等需要抗拉、抗压和抗冲击能力的领域。
2. 高分子材料：高分子材料具有良好的延展性和可加工性，常用于制造塑料制品、橡胶制品和纤维材料等需要复杂形状和变形能力的领域。
工程材料的力学性能
抗拉强度是通过拉伸试验测定的。拉伸试验的方法 是用静拉力对标准试样进行轴向拉伸，同时连续测量力 和相应的伸长，直至断裂。根据测得的数据，即可求出 有关的力学性能。 下面把试验作一简单介绍：
r 0.2
r 0.2
S0
08:58:08
机械零件在工作时如受力过大，则因过量的塑性变 形而失效。当零件工作时所受的力，低于材料的屈 服点或规定残余伸长应力，则不会产生过量的塑性 变形。材料的屈服点或规定残余伸长应力越高，允 许的工作应力也越高，则零件的截面尺寸及自身质 量就可以减少。因此，材料的屈服点或规定残余伸 长应力是机械设计的主要依据，也是评定材料优劣 的重要指标。 ②抗拉强度 材料在拉断前所能承受的最大应力 称为抗拉强度。用符号 σb 表示，按下列公式计算：
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维氏硬度用符号 HV 表 示， HV 前面为硬度值， HV 后面的数字按顺序表示试 验 条 件 。 例 如 640HV30 表 示 用 294.2N(30kgf) 试 验 力，保持 10—15s( 可省略 不标 ) 测定的维氏硬度值 为640。 维氏硬度因试验时所加的试验力小，压入深度较浅， 故可测量较薄的材料，也可测量表面渗碳、氮化层的硬度。 而维氏硬度值具有连续性(HVl0～1000)，故可测定很软到 很硬的各种材料的硬度，且准确性高。维氏硬度试验的缺 点是试验时需要测量压痕对角线的长度，测试手续较繁； 压痕小，对试件表面质量要求较高。
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(2) 洛氏硬度 ①洛氏硬度测试原理 在初始试验力 (F0) 及总试验力 (F0+F1)先后作用下，将压头(金刚石圆锥体或钢球)压入 试样表面，经规定保持时间后卸除生试验力 (F1) ，用保 持初始试验力的条件下，测量的残余压痕深度增量来计 算硬度。图 1--7 为用金刚石圆锥体压头进行洛氏硬度试 验的示意图。从图中看出，洛氏硬度值 (HR) 是用洛氏硬 度相应标尺刻度满量程(100)与残余压痕深度增量（e)之 差计算硬度值。计算公式如下 HR=k-e 式中 HR--洛氏硬度值；K——常数，用金刚石圆锥体 压头进行试验时K为100；用钢球压头进行试验时，K为 130；e——残余压痕深度增量，单位为0.002mm。
工程材料的力学性能
弹性后效
总结词
弹性后效是指材料在卸载后，弹性变形部分不能完全恢复的现象。
详细描述
当材料在弹性范围内受到外力作用时，会发生弹性变形。当外力卸载后，材料 的弹性变形部分不能完全恢复，这种现象称为弹性后效。弹性后效的程度取决 于材料的种类和加载条件。
03
塑性性能
屈服强度
定义
屈服强度是材料在受到外力作用时，开始发生屈服现 象的应力极限。
工程材料的力学性能
目录
• 引言 • 弹性性能 • 塑性性能 • 强度性能 • 韧性性能 • 工程材料的选用01引言定义与重要性定义
工程材料的力学性能是指材料在 受到外力作用时表现出的性质， 如强度、硬度、韧性、弹性等。
重要性
力学性能是评价材料性能的重要 指标，对于工程结构的稳定性、 安全性和使用寿命具有至关重要 的作用。
影响因素
材料的延伸率与材料的成分、组织结构和温度等因素有关。
弯曲强度
定义
01
弯曲强度是材料在受到弯曲应力作用时，发生弯曲破坏的应力
极限。
意义
02
弯曲强度是衡量材料抵抗弯曲变形和破坏的能力，对于材料的
弯曲性能有重要意义。
影响因素
03
材料的弯曲强度与材料的成分、组织结构、温度和受力状态等
因素有关。
04
材料选择的原则
适用性原则
材料应满足工程要求，具有所需的力学性能、 耐久性和稳定性。
可行性原则
材料应易于加工、制造和安装，能够实现工 程结构的制造和施工。
经济性原则
在满足性能要求的前提下，优先选择价格低 廉、易于加工和采购的材料。
环保性原则
优先选择可再生、可回收、低污染的材料， 减少对环境的负面影响。
落球冲击试验标准
落球冲击试验标准落球冲击试验是一种常用的材料力学性能测试方法，通常用于评估材料的抗冲击性能。
该试验通过让一个标准化的钢球自特定高度自由落下，以一定速度撞击被测试材料，从而评估材料的抗冲击能力。
落球冲击试验标准的制定对于确保产品质量、保障消费者安全具有重要意义。
首先，落球冲击试验标准的制定需要考虑到被测试材料的特性以及实际使用环境。
不同材料在不同环境下的抗冲击性能会有所差异，因此制定落球冲击试验标准需要考虑到这些因素。
标准化的测试方法能够确保测试结果的可比性和准确性，从而为产品设计和生产提供参考依据。
其次，落球冲击试验标准应当明确测试过程中的各项参数和要求。
包括落球的直径、重量、下落高度、撞击速度等参数都需要在标准中予以规定，以确保测试的一致性和可重复性。
此外，还需要规定测试样品的准备方法、测试设备的要求以及数据记录和分析的标准流程，以确保测试的科学性和规范性。
另外，落球冲击试验标准还需要考虑到不同行业和产品的特殊要求。
不同行业对于材料的抗冲击性能有着不同的要求，因此落球冲击试验标准需要根据具体的行业特点进行细化和完善。
例如，建筑材料、汽车零部件、电子产品等不同行业的产品对于抗冲击性能的要求各不相同，因此需要有针对性地制定相应的标准。
最后，落球冲击试验标准的制定需要考虑到国际化和标准化的趋势。
随着全球化的发展，越来越多的产品和材料在国际市场上流通和应用，因此落球冲击试验标准需要与国际接轨，以满足国际贸易和合作的需要。
同时，标准化的制定也有利于促进行业的技术进步和产品质量的提升。
总之，落球冲击试验标准的制定对于推动材料科学与工程技术的发展，促进产品质量和安全，具有重要的意义。
制定落球冲击试验标准需要考虑到材料特性、实际需求、行业要求以及国际标准化的趋势，以确保测试的科学性、规范性和可比性。
只有制定了科学合理的标准，才能够更好地保障产品质量和消费者的安全。
复合材料结构抗冲击性能分析与优化设计
复合材料结构抗冲击性能分析与优化设计一、引言随着科学技术的不断发展，材料科学领域的研究也取得了重大突破。
复合材料作为一种新型材料，具有优异的物理、力学性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域。
在这些领域中，复合材料结构的抗冲击性能尤为重要，因为它直接关系到材料的安全性和使用寿命。
二、复合材料的抗冲击性能复合材料的抗冲击性能是指在外界冲击力作用下，材料能够承受的冲击能量和承载能力。
复合材料通常由纤维增强基体与基质相结合而成，这种结构赋予了复合材料较高的强度和韧性。
纤维增强基体起到了增加材料强度和刚度的作用，而基质则能够吸收和分散冲击能量。
因此，纤维增强基体和基质的选择及配比对复合材料的抗冲击性能具有重要影响。
三、抗冲击性能的测试方法为了评估复合材料的抗冲击性能，常用的测试方法包括冲击试验和拉伸试验。
冲击试验主要用于测量材料在高速冲击下的断裂行为和破坏机制，通过计算冲击吸收能量和冲击强度来评估材料的抗冲击性能。
而拉伸试验则用于测量材料在拉伸过程中的力学性能，如弹性模量、屈服强度和断裂韧性，从而间接反映了材料的抗冲击性能。
四、优化设计原则为了优化复合材料结构的抗冲击性能，以下原则应被遵循：1.纤维增强基体的选择：选择具有较高强度和韧性的纤维增强基体，如碳纤维、玻璃纤维等。
同时，纤维的分布应均匀且与基质充分结合，以增加材料的强度和刚度。
2.基质的选择与设计：选择具有良好吸能性能的基质，如热塑性弹性体、聚合物等。
基质应具有较高的韧性和能够吸收和分散冲击能量的能力。
3.合理设计复合材料结构：通过优化复合材料的层数、厚度和层间界面的聚合度，以提高复合材料的整体强度和抗冲击性能。
4.考虑材料的应用环境：根据材料的应用环境和工作条件，调整复合材料的配比和结构，以增加其使用寿命和抗冲击性能。
五、案例分析以航空航天领域为例，航天器在进入大气层重新入轨时会受到巨大的冲击力和热载荷，因此其外壳材料需要具备优异的抗冲击性能。
强调材料力学对抗冲击性能的重要作用
强调材料力学对抗冲击性能的重要作用冲击性能是指材料在受到外界冲击力时能够承受的程度，也是衡量材料抵抗外力的能力。
在工程领域中，冲击性能是一个非常重要的指标，它直接关系到工程结构的安全性和可靠性。
而材料力学在冲击性能的研究和提高中起着重要的作用。
首先，材料力学可以通过研究材料的力学性能来评估其抗冲击性能。
材料力学是研究材料在受力时的变形和破坏行为的学科，通过对材料的力学性能进行测试和分析，可以了解材料在受冲击力作用下的变形和破坏特点。
例如，弹性模量是材料力学中的一个重要参数，它可以反映材料在受力时的变形程度。
当材料的弹性模量较高时，说明材料具有较好的抗冲击性能，能够在受到冲击力作用时保持较小的变形。
而当材料的弹性模量较低时，说明材料的抗冲击性能较差，容易发生较大的变形和破坏。
因此，通过对材料力学性能的研究和评估，可以有效地判断材料的抗冲击性能。
其次，材料力学可以通过改变材料的结构和组成来提高其抗冲击性能。
材料的结构和组成是影响材料性能的重要因素，通过对材料的结构和组成进行调整，可以改变材料的力学性能，从而提高其抗冲击性能。
例如，对于金属材料来说，通过合理的热处理和加工工艺，可以改变材料的晶体结构和晶粒尺寸，从而提高材料的强度和韧性，使其具有更好的抗冲击性能。
同时，通过添加合适的合金元素，可以改变材料的化学成分，提高材料的硬度和耐腐蚀性，进一步增强材料的抗冲击性能。
因此，通过材料力学的研究和应用，可以有效地改善材料的抗冲击性能。
此外，材料力学还可以通过优化工程结构来提高材料的抗冲击性能。
在工程设计中，通过合理的结构设计和布局，可以减小冲击力对材料的影响，从而提高材料的抗冲击性能。
例如，在建筑设计中，通过合理设置支撑结构和缓冲装置，可以将冲击力分散和吸收，减小对主体结构的影响，从而提高建筑物的抗冲击性能。
同样，在交通工具设计中，通过合理设置车身结构和安全装置，可以减小碰撞力对乘客和车辆的伤害，提高交通工具的抗冲击性能。
杯突试验标准
杯突试验标准杯突试验是一种常用的材料力学性能测试方法，用于评估材料的抗冲击性能。
该试验旨在模拟材料在受到外力冲击时的表现，以便在实际应用中预测材料的耐用性和安全性。
本文将介绍杯突试验的标准及其相关内容，以便读者对该试验有更深入的了解。
首先，杯突试验的标准主要包括试验样品的准备、试验设备的选择、试验条件的设定以及试验结果的评定。
在准备试验样品时，需要根据材料的特性和试验要求进行相应的加工和制备工作，以确保试验结果的准确性和可靠性。
试验设备的选择应符合国家标准或行业规范的要求，保证试验过程的可控性和可重复性。
试验条件的设定涉及到试验温度、湿度、速度等参数的选择，这些参数将直接影响试验结果的准确性。
最后，试验结果的评定需要根据相关标准进行分析和判定，以确定材料的抗冲击性能是否符合要求。
其次，杯突试验的标准内容还涉及到试验过程中的注意事项和安全措施。
在进行杯突试验时，操作人员需要严格遵守相关的操作规程和安全操作规范，以确保试验过程的安全性和可靠性。
同时，还需要注意试验设备的日常维护和保养工作，以延长设备的使用寿命并提高试验结果的准确性。
另外，杯突试验的标准还包括试验结果的报告和数据分析。
在完成试验后，需要对试验结果进行详细的记录和整理，并编制试验报告。
试验报告应包括试验样品的信息、试验条件的设定、试验过程的描述以及试验结果的分析和评定。
数据分析是对试验结果进行定量和定性的分析，以便对材料的抗冲击性能进行评价和比较。
综上所述，杯突试验的标准内容涵盖了试验样品的准备、试验设备的选择、试验条件的设定、试验过程中的注意事项和安全措施，以及试验结果的报告和数据分析。
通过遵循相关的标准和规范，可以确保杯突试验的可靠性和准确性，为材料的设计和选择提供科学依据。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢！。
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• 放射区表征脆性断裂； • 纤维区及剪切唇区表征韧性断裂； • 在典型的冷脆转变条件下，几乎可以观察
到由100%的纤维+剪切唇区断口向100%的 放射区断口的过渡。
评定脆性转变温度TK时应注意：
• 不同材料对比冷脆性时，应采用相同定义 的TK 值；
• 用缺口弯曲试样测定的TK 值与实际零件的 TK值可能会因尺寸、形状等因素的影响， 有较大差异。
（Fracture Appearance Transition Temperature）
冷脆转变的断口（冲击断口）
• 缺口冲击试样的断口也分为三个区：
纤维区、放射区和剪切唇区。
各区的相对比例及分布 视材料的塑性而定。通 常裂纹源位于缺口根部 （受拉应力）的中段稍 离表面处。在受压应力 区，裂纹扩展速率减小 而出现二次纤维区。
缺口试样冲击吸收功Ak和解理断口百分数与温度关系
• Ak −T曲线存在上、下二个平台Akmax和Akmin ，
• Ak值进入上平台的温度T1－100%纤维状断口，此 温 度 称 为 塑 性 断 裂 转 变 温 度 FTP （ Fracture Transition Plastic）。
T> FTP ，则脆性断裂的几率趋于零，材料呈 现为完全韧断状态；
• 对于高强度材料，如高强钢、钛合金等，在缺 口存在的所有温度下，通常都是脆性断裂，冲 击值都很低，因此冷脆现象也不明显；
• 对工程上应用很广的低、中强钢材料，则在低 温时可表现为解理断裂，而在高温时呈现韧性 断裂，即在某一温度范围内，冲击值对温度十 分敏感，因此对这类材料制造低温服役的结构 件时，必须考虑冷脆转变温度的影响。
• 晶粒尺寸：细化晶粒使Tk下降。
• 当T<Tk时，σc<σs，即在屈服
变形前应力已经达到了σc，
满足了裂纹失稳的必要条件，
从而导致脆性断裂。
屈服应力σs和裂纹失稳扩展 临界应力σc随温度变化
• 实际上，即使在解理断裂中，裂纹形核 也是塑性变形的结果，而当应力达到 σc 时（σc<σs）尚无裂纹成核，不满足裂纹 失稳的充分条件。因此，只有当应力继 续增大到σs时，因塑性变形使裂纹成核 和裂纹扩展同时进行，即断裂强度与屈
对于韧性好的材料，即使温度降至很低，也难 以产生脆性断裂，且冲击造成高应变率产生的脆化 作用也很有限。故冲击试验采用缺口试样。
冲击弯曲试验标准试样是U型或V型缺口，分别称 为夏比（Charpy）U型缺口试样和夏比V型缺口试样。
冲击试验原理
试验在摆锤式冲击试验机上进 行。将试样水平放在试验机支 座上，缺口位于冲击相背方向。 试验时，将具有一定质量的摆 锤 抬 起 至 一 定 高 度 H1 ， 使 其 获得一定的势能，然后将摆锤 放下，在摆锤下落至最低位置 处将试样冲断，之后 摆锤升 值 高 度 H2 。 摆 锤 在 冲 断 试 样 时所做的功称为冲击吸收功： 缺口试样冲击弯曲试验原理
服强度重合，材料呈脆性断裂。
因此，Tk称为冷脆转变温度。
• 实际情况下，冷脆转变是在一个温度范 围内进行的，所以Tk只是这个范围的某 种表征值。
二、冷脆转变温度的评定和影响因素
• 冷脆转变温度是一个温度范围，但在材料 冷脆敏感性评定和工程构件的选材上都希 望用单一的温度值Tk来表征。
• 即使在同一材料的同一试样冲击吸收功— —温度曲线上，由于定义不同，也会得到 不同的Tk值。
冷脆现象与材料屈服应力σs和裂纹失稳扩展临界 应力σc（解理断裂强度）随温度的变化有关。
• σs随温度升高而明显下降， 而σc则对温度较不敏感。因 而 ， 在 某 温 度 Tk 时 二 种 应 力 相等。
• 当T>Tk时，σc>σs，材料先发 生屈服和形变硬化，使应力
σc
上升达到σc时呈韧性断裂；
• 由冲断过程中所耗的功由三部分组成：
弹性功、塑性功、撕裂功（裂纹扩展功）
• 对不同材料，其冲击吸收功可以相同，但它们 的弹性功、塑性功和撕裂功却可能差异很大。
显然，冲击吸收功的大小难以真实反映材料的韧 性性质。
• 若弹性功所占比例很大，塑性功比例很小， 撕裂功几乎为零，则表明材料断裂前塑性 变形小，裂纹一旦形成便立即扩展直至断 裂，断口必然呈放射状甚至结晶状的脆性 断口。
的现象。
6.3 低温脆性和冷脆转变温度
一、低温脆性现象（冷脆转变）
材料因温度的降 低导致冲击韧性的急 剧下降并引起脆性破 坏的现象称为低温脆 性（冷脆）。
不同材料在冷脆 温度区间的冲击值与 温度的关系大致有三立方金属材料，其冲击值 在很宽的工程应用温度范围内都很高，可以不 考虑低温脆性和冷脆转变问题；
6、材料的抗冲击性能
许多机器零件在实际工作中要受到冲击 载荷的作用，如冲床、锻锤等，冲击载荷属 于动态载荷，而且，温度降低和加载速度提 高都会增加材料的脆断倾向。
本章主要讨论冲击载荷作用下材料的性 能评定和冷脆倾向及其影响因素。
6.2 冲击试验和冲击韧性
缺口、低温和高应变率是影响材料 脆化的三个因素，可使材料由原来的韧 性断裂状态变为脆性断裂状态。在影响 材料脆化的这三个因素中，缺口所造成 的脆化是最重要的。
• 若塑性功占比例很大，裂纹扩展的撕裂功 也大，则断口则是以呈纤维状为主的韧性 断口。
• 因此，Ak值的大小并不能直接反映材料的 韧或脆的性质，只有其中的塑性功，特别 是撕裂功的大小才显示材料的韧性本质。
冲击实验的应用
• 冲击试验采用了缺口试样，在缺口根部由于三向应力的 形成，使所处的应力状态变“硬”，加之冲击加载在缺 口根部形成很高的应变速率，这些作用提高了材料的脆 化倾向，而且这种脆化倾向主要是缺口所致（因为冲击 加载使缺口周围区域产生塑性变形，而松弛应力集中的 过程来不及进行）。所以，从这个意义上说，冲击吸收 功主要是反映材料的缺口敏感性。
AK = G(H1 − H 2 )
同一材料用不同缺口试样测得的吸收功是不同的，且不存在换算关系，是不可比的。
冲击韧性 αk ：
冲击吸收功 Ak 除以缺口底部净横截面积 SN：
αK = AK / SN
αk的单位为 J / cm2
注：Ak 的单位为N·M(J)。
冲击吸收功的意义
• 冲击实验中，冲断试样所吸收的冲击吸收 功是冲击截面附近材料累积消耗的断裂总 功。（忽略试样掷出、机身振动、空气阻力等）
• 冲击吸收功和冲击韧性值对金属材料的组织结构、冶金 缺陷比较敏感，可检验、控制材料的冶金质量及热加工 质量。
• 冲击实验可评定材料从低温到高温出现的各种脆化现象， 例如冷脆、蓝脆、重结晶脆性等。
脆化现象
蓝脆
• 指钢加热到500℃左右出现冲击值下降的现象。 此时断裂面表面氧化呈蓝色。
• 蓝脆现象是一种在塑性变形过程中发生的应变时 效过程，可以称为动态应变时效。
• 塑性较好的材料，裂纹沿二侧向深度方向稳定 扩展，中央部分较深，构成中部突进式的纤维 状区域，然后失稳扩展而形成放射区。由于试 样的无缺口侧受压应力，应力状态变软，因而 可在此侧出现二次纤维区。
• 塑性很好的材料，则放射区可完全消失，整个 断面上只存在纤维区和二侧及底部最后形成的 剪切唇；
• 若材料塑性很差，则受压侧塑性变形区很小， 二次纤维区会消失，直至观察不到剪切唇，这 时断口几乎全部为放射区。
• 主要机制与位错被钉扎有关。当位错运动与其它 位错交割或因遇到内应力峰而受阻从而暂时停滞 时，在一定温度下溶质原子可借热激活而扩散并 重新在位错周围聚集形成气团，钉扎位错使之运 动受到更大的阻力，相应地提高变形抗力，并使 塑性下降而呈现出脆性。
• 重结晶脆性是在A1∼ A3温度区间，钢 中为α+γ二相混合组织，冲击值降低
• Ak值进入下平台的温度T2－100%解理断口，此温 度 称 为 无 塑 性 温 度 NDT （ Nil Ductility Temperature）。
T< NDT ，则材料处于完全脆断状态。
断口形貌转变温度50% FATT：
• 定义对应于50%（断面占比）解 理断口的特征温度，称为断口形 貌转变温度，即50% FATT。
• 因此，由缺口试样测定的TK只能作为工程 应用中的一种定性判断，对于重要构件应 用更接近实际工况的实验评定。
影响Tk的主要因素： • 材料结构的影响
• 合金成分的影响：钢中的 C、P、O、H、N、 Mo、Al、Si都使Tk上升；Ni、Mn、Ti、V都 使 Tk 下降；
• 组织的影响：冷作时效、上贝氏体使Tk上升； 低温马氏体、奥氏体组织、高温回火组织都使 Tk下降；