一、設(shè)備主要特點 該設(shè)備采用世界比較好的示波沖擊分析技術(shù)，通 過特有的角度傳感器和安裝在錘頭上的力值傳感器， 在錘頭沖擊試樣的瞬間高頻采樣，將整個沖擊動態(tài) 過程記錄下來，并計算沖擊速度、撓曲度及沖擊能 量，從而得出材料的特征沖擊曲線，更深入、細致 的分析材料的沖擊力學(xué)性能以進一步了解材料的特 性，判斷材料的應(yīng)用范圍，因而被廣泛的應(yīng)用在建 筑、橋梁、船舶、航天、汽車等科研領(lǐng)域。 建筑 橋梁 艦船 航天 該設(shè)備配有兩個擺錘，打擊能量分別為 750J（配有示波沖擊刃口）和300J（配有 沖擊拉伸刃口）。擺錘和沖擊刃口都可以更 換，以滿足不同標準的測試要求。沖擊速度 為5.42m/s。主機上配有模擬表盤，可以直 接顯示打擊能量和角度，可無需PC，單機 獨立操作。帶全封閉安全保護罩，電子門鎖 控制，門未關(guān)閉時，擺錘自動鎖緊。具有關(guān) 門啟動擺錘釋放功能，測試時間＜5S。 圖1 PSW750儀器化沖擊試驗機 二、沖擊力—位移曲線是典型的沖擊力—位移曲線示意圖。此圖給 出了三組沖擊特征值參數(shù)： (1)力特征值：屈服力Fgy、最大力Fm、裂紋啟 裂力Fiu、裂紋止裂力Fa。 (2)位移特征值：屈服位移Sgy、最大力位移Sm、 裂紋啟裂位移Siu、裂紋止裂位移Sa、總位移St。 (3)能量特征值：最大力能量Wm、裂紋啟裂能 量Wiu 、裂紋止裂能量Wa和總能量Wt 、裂紋形成 能量Wi（由兩部分組成：彈性變形能量We和塑性 變形能量Wd）、裂紋擴展能量Wp（也由兩部分組 成：裂紋穩(wěn)定擴展能量Wp1和裂紋不穩(wěn)定擴展能量 Wp2）。 F,KN 18 15 Fm Fiu Fgy 12 9 6 Fa Wd W W 3 W 0 2 4 S S 6 8 10 12 14 s,mm 圖2 示波沖擊分析曲線 三、沖擊試驗的宏觀斷口 在沖擊力的作用下，試樣的斷裂過程與靜拉 伸一樣，仍然表現(xiàn)為彈性變性、塑性變形和斷裂， 其不同在于變形速度。由于缺口的存在，塑性變形 只發(fā)生于缺口的局部范圍，而且缺口越尖銳，參與 塑性變形的材料體積越小，得到的沖擊功越低。 圖3為典型沖擊試樣斷口的宏觀形態(tài)，一般分 為3個區(qū)域： 裂紋源 缺口 腳跟形纖維區(qū) 放射區(qū) 剪切唇區(qū) 二次纖維區(qū) 圖3 沖擊斷口形貌 1、纖維區(qū) 曲線上Fgy之前為彈性階段，從Fgy開始，試樣 進入塑性變形和形變強化階段。當載荷達到Fmax 時，塑性變形已貫穿整個缺口截面，缺口根部開 始橫向收縮，橫截面積減小，試樣承載能力降低， 載荷下降。在Fmax附近試樣內(nèi)部萌生裂紋，由于 缺口根部為三向應(yīng)力狀態(tài)，因此裂紋萌生于距缺 口一定距離的試樣內(nèi)部。裂紋形成以后，向兩側(cè) 寬度方向和前方深度方向擴展，在裂紋擴展過程 中，載荷繼續(xù)下降，載荷達Fiu時，裂紋已擴展到 缺口根部的整個寬度，中間部分較深，形成缺口 前方的腳跟形的纖維區(qū)。 2、放射區(qū) 當纖維區(qū)的裂紋尺寸增大到臨界尺寸，裂紋 在Fiu點開始快速失穩(wěn)擴展，形成放射區(qū)，其斷口 形貌為以纖維區(qū)為中心呈放射狀，與此對應(yīng)的載 荷陡降到Fa。 3、剪切唇區(qū) 此時裂紋前沿已進入試樣的壓應(yīng)力區(qū)，尚未斷 裂的截面積已比較小，與兩側(cè)一樣已處在平面應(yīng) 力狀態(tài)下，變形比較自由，形成二次纖維區(qū)和剪 切唇，相應(yīng)的載荷由Fa降到零。其斷口特征為表 面光滑，與拉應(yīng)力約成45°。 四、沖擊力—位移曲線與宏觀斷口的關(guān)系 裂紋萌生與缺口處一定范圍的彈、塑性變形有關(guān)。 此前消耗的能量，代表裂紋萌生所消耗的能量，稱為 裂紋形成能量，以Wi表示。裂紋形成能量是缺口處 彈性變形和塑性變形消耗能量的總和，即： Wi=We+Wd 在失穩(wěn)之前消耗的能量稱為裂紋穩(wěn)定擴展能量 Wp1，使斷口形成腳跟形的纖維區(qū)。力從Fiu降至Fa是 裂紋達到臨界尺寸后作快速低能量撕裂的結(jié)果，最后 形成了斷口的放射區(qū)。裂紋不穩(wěn)定擴展能量Wp2用于 斷口剪切唇及二次纖維區(qū)的形成。于是有： Wp=Wp1+Wp2 沖擊總功為： Wt= We+Wd+ Wp1+Wp2 五、 PSW750儀器化沖擊試驗機在國內(nèi)各鋼 鐵公司的應(yīng)用 1、評價材料韌性的好壞 對不同的金屬材料，其沖擊吸收功可以相同， 但他們的裂紋形成功和裂紋擴展功卻可能相差很大。 若裂紋形成功所占比例很大，則表明材料斷裂前塑 性變形小，裂紋一旦形成就立即擴展直到斷裂，裂 紋必然是呈放射狀甚至結(jié)晶狀的脆性斷口。反之， 若裂紋擴展功所占比例很大，則斷口是以呈纖維狀 為主的韌性斷口。由此可見，沖擊吸收功的大小并 不能直接反映材料韌或脆的性質(zhì)，材料韌性的好壞 主要取決于裂紋擴展功Wp的大小。 2、進行斷口纖維率的定量計算 在“GB12778-1991”金屬夏比沖擊斷口測定 方法中給出了沖擊試樣斷口結(jié)晶率或纖維率公式 ： FA ? ?( A0 ? AC ) / A0??100% CA ? ( AC / A0) ?100% 式中：Ac—斷口中晶狀區(qū)（放射區(qū)）的總面積 A0—原始橫截面積 CA—斷口結(jié)晶率 FA—斷口纖維率 該種方法完全依賴于試驗者主觀經(jīng)驗和客觀試驗條件， 有很大的局限性。ISO14556在附錄中提供了一套基于特征力 值估算斷口剪切面積比例值PSF經(jīng)驗算法，在力—位移曲線 變化過程，當力不發(fā)生急劇下降，把此時的斷裂表面的剪切 面積比例值PSF定位100%；當力發(fā)生急劇下降時，則下降值 與力特征值有關(guān)，計算公式如下： ? Fiu ? Fa ? PSF (1) ? ?1 ? ? ?100% Fm ? ? ? ? Fiu ? Fa ? ? PSF (2) ? ?1 ? ? ?100% ? ? Fm ? ( Fm ? Fgy ) ? ? ? ? Fiu ? Fa ? ? PSF (3) ? ?1 ? ? ?100% ? ? Fm ? 0.5( Fm ? Fgy ) ? ? 肯定用以上三個不同公式計算出的PSF是不同 的，但是，對不同的材料或同一種材料在不同狀態(tài) 用同一個公式計算的結(jié)果是可以進行比較的。雖然 對以上公式的力學(xué)本質(zhì)至今未明，但已從多個方面 證實了其作為經(jīng)驗公式的合理性。 3、測試動態(tài)斷裂韌性KⅠd和JⅠd 3.1必要性 傳統(tǒng)的動態(tài)韌性試驗主要是針對中、低強度 材料發(fā)展起來的，缺口沖擊試驗和落錘試驗都 是動態(tài)韌性試驗。 缺口沖擊試驗是目前廣泛應(yīng)用的簡易方法。 根據(jù)已有的大量實踐經(jīng)驗，一般來說，沖擊功 可作為中、低強度鋼生產(chǎn)過程中質(zhì)量驗收的標 準。低強度材料的裂紋擴展功占總功的絕大部 分，隨著強度的提高，此部分比例逐漸下降， 對高強度鋼裂紋擴展功可能不足10%。這表明， 對于中、低強度鋼沖擊功能反映材料抵抗裂紋 的擴展能力，但對高強度鋼，就難于從沖擊功 來判斷材料抵抗裂紋動態(tài)擴展的能力。 落錘試驗主要用來研究鋼中影響脆性斷裂開始 的因素，通過落錘試驗可以獲得斷口零塑性的轉(zhuǎn)變 溫度NDT，當試驗溫度高于NDT，就不會斷裂。 NDT溫度是斷裂安全設(shè)計中的重要參考數(shù)據(jù)，但它 和工作應(yīng)力、裂紋尺寸沒有定量的關(guān)系，故不能直 接用于安全設(shè)計和選材，只有斷裂韌性才能正確反 映裂紋體的力學(xué)行為。 基于軸向拉伸試驗、預(yù)制裂紋試樣平面應(yīng)變條 件KⅠC和JⅠC試驗，材料在準靜態(tài)加載條件下的強 塑性能與斷裂韌性性能可以得到定量解析化的表征， 并在材料研發(fā)、結(jié)構(gòu)整體性評價、安全容器設(shè)計方 面得到了廣泛的應(yīng)用。 但在工程實際中，我們經(jīng)常會遇到一些帶有裂 紋的結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件承受沖擊載荷的作用。在載荷速率 比較小的情況下，慣性載荷可以忽略，問題可以近似 為一個準靜態(tài)問題。但當載荷速率比較大時，慣性載 荷不能忽略，要分析構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，就必須進行 完全的動態(tài)分析。 隨著近十幾年來靜態(tài)加載斷裂韌性試驗技術(shù)的 飛速發(fā)展，人們對于動態(tài)加載方式下準確評價材料斷 裂韌性的需求正在持續(xù)增加，幾乎所有工程應(yīng)用所涉 及的環(huán)境溫度都處于待選材料韌性上平臺區(qū)或韌脆轉(zhuǎn) 變溫度區(qū)間，因而基于彈塑性斷裂力學(xué)理論提出的力 值分析方法（Force based Analysis，F(xiàn)BA）可作 為單試樣動態(tài)斷裂性能評價方法的重要補充，用以表 征材料動態(tài)加載的強度與韌性性能。 3.2 屈服力和流變屈服應(yīng)力 動態(tài)屈服強度?yd計算公式如下 ? yd S ? KFgy 4 B(W ? a0 ) 2 式中：B—試樣厚度，mm W—試樣寬度，mm S—試樣跨距，mm ao—裂紋原始長度，mm K —試樣幾何尺寸系數(shù) 試樣見圖4 ± ±0.10 45° ±2 ° 圖4 動態(tài)斷裂韌性試樣 ± ～ 大量結(jié)構(gòu)鋼試樣動態(tài)加載條件均為其韌性 上平臺或韌脆轉(zhuǎn)變溫區(qū)，因此相應(yīng)的夏比沖擊 斷裂模式為延性斷裂，類似于JⅠC評測而采用J 積分來表述其斷裂韌性。 標準V缺口沖擊試樣對應(yīng)的動態(tài)斷裂韌性 JⅠd公式為： 3.3 動態(tài)斷裂韌性 JⅠC和KⅠd kEi J?d ? B(W ? a0 ) 式中：k—試樣幾何尺寸常數(shù) Ei—啟裂點對應(yīng)的沖擊吸收功 而對應(yīng)預(yù)制裂紋并處于脆性平臺區(qū)間的沖擊 試樣來說，其動態(tài)斷裂韌性應(yīng)采用線彈性斷裂應(yīng) 力強度因子KⅠd來表述，其公式為： Pi ? S K1d ? f (a / W ) 3/ 2 B ?W 式中： Pi—啟裂點對應(yīng)的力值，N f(a/w)—試樣幾何尺寸修正函數(shù) 試樣同測試動態(tài)屈服強度?yd試樣。 3.4 沖擊拉伸試驗 普通圓拉力試樣靜態(tài)拉伸速度30mm/min約10-2/s,沖 擊拉伸速度5.23m/s約102/s。經(jīng)驗表明，應(yīng)變速率在104～10-1/S的范圍內(nèi)，金屬材料的力學(xué)性能沒有明顯變化， 可按靜載處理。但當應(yīng)變速率更高時，就要考慮它對力學(xué) 性能的影響。圖4是光滑試樣沖擊拉伸與靜拉伸試驗的示 意拉伸圖。由圖可見，塑性抗力總是隨應(yīng)變速率增大而增 大的，其中尤以屈服應(yīng)力上升較為顯著。對一般塑性材料， 斷裂抗力與變形速率增大關(guān)系不大，但塑性及韌性下降， 即脆性斷裂的傾向增加；對高塑性材料，變形速率增大顯 著提高斷裂抗力，而塑性及韌性變化不大，有時甚至有所 增加，并保持切斷的斷裂方式不變。 沖擊拉伸 靜拉伸 △L 圖5 沖擊拉伸與靜拉伸的F-△L圖 3.5實例分析 兩類熔敷金屬材料，在-20℃實施夏比沖擊 試驗。發(fā)現(xiàn)其具有相同的沖擊吸收功Et而纖維 斷面率FA相差較大。 采用儀器化沖擊記錄沖擊力-位移曲線，并 借助FBA方法表征其動態(tài)斷裂性能。 數(shù)據(jù)列表，Et相同，F(xiàn)A不同，斷裂行為？ B 20 20 A 15 15 Force (kN) Force (kN) 20 B A 10 10 5 5 15 0 0 2 4 6 8 0 0 10 2 12 4 6 8 10 12 Force (kN) Displacement (mm) Displacement (mm) 10 5 韌性: BA ? 動態(tài)屈服應(yīng)力 0 2 4 6 8 10 12 Displacement (mm) 0 失穩(wěn)斷裂韌性 沖擊 ? yd ? 2.99Fgy S 4B(W ? a 0 ) 2 單軸向 1. 較高的屈強比導(dǎo)致更易形成非穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力場， 如呂得斯效應(yīng)等，減弱了材料抗沖擊加載的止裂 性能。 2. 通過屈服力估算動態(tài)屈服強度，參與后續(xù)韌性 參數(shù)的評測。 處于韌脆轉(zhuǎn)變區(qū)間，延性斷裂 Jd ? kE B(W ? a0 ) J/?yd數(shù)值越小，因動態(tài)加載誘發(fā)的平 面應(yīng)變條件失穩(wěn)斷裂的情況越易發(fā)生， 材料抑制裂紋擴展的韌性性能越差。

　　(1)試驗機的安裝與地基基礎(chǔ)。沖擊試驗機必須牢固安裝在質(zhì)量足夠好的混凝土地基上。確保地基質(zhì)量不少于擺錘質(zhì)量的40倍，保證試驗機與地球為一個整體。注意4個地腳螺絲不能有任何松動。(定期檢查地腳螺絲是否有松動。)

　　(2)用對中樣板和卡尺對擺錘沖擊刀的中心與砧座跨距的中心重合進行校驗。方法如下：將V型缺口試驗粘復(fù)寫紙，將試樣放在砧座之間對正后，由擺錘沖擊刀刃輕擊試樣，檢測由試樣上的沖擊刀刃痕跡中心線與V型缺口頂端之距離。注意沖擊刀刃在支座跨距中心，其允差為0.5mm，砧座的跨距是40.0o+0.2mm。

　　(3)擺錘空擊回零采用目測檢測?；亓悴畹?*允許值為擺錘**能量的0.1%。

　　(4)能量損失(指針摩擦、軸承摩擦和空氣阻力)應(yīng)滿足表1能量損失的要求。

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　　展會為期3天(9.26日-28日)，展出面積約6萬平米。食品機械設(shè)[詳細]

　　i2019年3月4日，第二十六屆中國國際包裝工業(yè)展覽會(Sino-Pac[詳細]

    沖擊試驗機在進行沖擊實驗過程中，對試樣施加沖擊實驗力產(chǎn)生的沖擊試驗。下面就為大家簡單介紹一下沖擊試驗機試驗過程中經(jīng)常出現(xiàn)的故障原因及維修方法有哪些：

    1、做拉伸實驗時，試樣斷口總是在兩邊斷。應(yīng)該是鉗口裝夾時沒放正，應(yīng)按需求使鉗口對稱的夾好試樣。鉗口質(zhì)量低質(zhì)，牙齒損壞，除了影響鉗口不同心外，還使實驗進程中試樣打滑，使屈服點很難辨認。這時應(yīng)替換鉗口。

    2、度盤指針靈敏性差，擺錘方位不正常，沖擊試驗機擺桿對禁絕筆直符號。

    3、錘回位不正常，時快時慢。被迫針不能很好的停在任意方位，而且和主針不重合。試樣開裂后，擺錘疾速回落，形成沖擊。升降導(dǎo)輪調(diào)理不正，使上下鉗口不同心。應(yīng)加工一個檢驗棒，上下鉗口拉緊后，以兩根力柱為根據(jù)用百分表測量，直到調(diào)理合格為止。替換黏度合適的油。

    4、加荷時，油路體系漏油嚴峻或油管決裂。查看油路體系接頭處是不是擰緊，如有需求替換墊圈的，要及時替換。如果是油管決裂，查看油路體系接頭處是不是擰緊，如有需求替換墊圈的，要及時替換。如果是油管決裂，那么，需求替換強度更高的油管，別的，還要調(diào)查送油閥，溢流閥活塞是不是頂死或裝反。

    5、溫度升得很慢，就要查看風(fēng)循環(huán)體系，看一下風(fēng)循環(huán)的調(diào)理擋板是不是敞開正常，反之，就查看風(fēng)循環(huán)的電機作業(yè)是不是正常。如溫度過沖兇猛那么就需求整定PID的設(shè)置參數(shù)。如果溫度直接上升，過溫保護，那么，操控器出毛病，須替換操控儀表。

    6、高低溫沖擊試驗機低溫達不到實驗的方針，那你就要調(diào)查溫度的變化，是溫度降的很慢，仍是溫度到必定值后溫度有上升的趨勢，前者就要查看一下，做低溫實驗前是不是將作業(yè)室烘干，使作業(yè)室堅持枯燥后再將實驗樣品放入作業(yè)室內(nèi)再做實驗，作業(yè)室內(nèi)的實驗樣品是不是放置的過多，使作業(yè)室內(nèi)的風(fēng)不能充沛循環(huán)，在掃除高低溫沖擊試驗機上述緣由后，就要考慮是不是是制冷體系中的毛病了，這樣就要請出產(chǎn)廠家的專業(yè)人員進行修理。后者的表象是設(shè)備的運用環(huán)境不好所造成的，設(shè)備放置的環(huán)境溫度，放置的方位(箱體后與墻的間隔)要滿足需求(在設(shè)備操作運用說明中都有規(guī)則)。

    7、呈現(xiàn)實踐濕度會到達100%或許實踐濕度與方針濕度相差很大，高低溫沖擊試驗機數(shù)值低得許多，前者的表象：可能是濕球傳感器上的紗布枯燥導(dǎo)致，那就要查看濕球傳感器的水槽中是不是缺水，高低溫沖擊試驗機水槽中的水位是由一水位操控器自動操控的，查水位操控器供水體系是不是供水正常，水位操控器作業(yè)是不是正常?？赡芗词菨袂蚣啿家蜻\用時間長，或供水水質(zhì)純凈度的緣由，會使紗布變硬，使紗布無法吸收水份而枯燥，只需替換或清潔紗布即可掃除以上表象。后者的表象主要是加濕體系不作業(yè)，查看加濕體系的供水體系，供水體系內(nèi)是不是有必定的水量，操控加濕鍋爐水位的水位操控是不是正常，加濕鍋爐內(nèi)的水位是不是正常。如以上一切都正常，那就要查看高低溫沖擊試驗機電器操控體系，這要請專業(yè)修理人員進行修理。

    8、操控儀表上呈現(xiàn)對應(yīng)的毛病顯現(xiàn)提示并有聲訊報警提示。操作人員能夠?qū)φ赵O(shè)備的操作運用中的毛病掃除一章中疾速查看出歸于哪一類毛病，即可請專業(yè)人員疾速掃除毛病，以保證實驗的正常進行。其它環(huán)境高低溫沖擊試驗機設(shè)備在運用中還會有其它的表象，那就要詳細表象，詳細分析和掃除。

    9、沖擊試驗機環(huán)境實驗設(shè)備還要定時進行保護養(yǎng)護，制冷體系的冷凝器定時整理，對于活動部件應(yīng)按說明書加油光滑，高低溫沖擊試驗機電器操控體系定時保護查看等等，這些作業(yè)是必不可少的。

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