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1、GB/T19748-2005,钢材 夏比V型缺口摆锤冲击试验 仪器化试验方法,前言,本标准修改采用国际标准 ISO 14556-2000钢 夏比V型缺口摆锤冲击试验 仪器化实验方法。 与国际标准主要差异： 删去国际标准的前言； 用小数点“.”代替小数点“，”； 在“规范性引用文件”中引用了与国际标准相对应的国家标准；,两处术语修改： ：裂纹启裂力（crack initiation force),改为：不稳定裂纹扩展起始力(crack initiation force of unstable crack propagation)； ：裂纹终止力(crack arrest force),改为：不稳
2、定裂纹扩展终止力(crack arrest force of unstable crack propagation)。 相应的位移 、 及 能量 、 也作相应的修改。 增加附录D, 把冲击功分解成裂纹形成能和裂纹转播能。,1 范围,适用于钢材试样的夏比V型缺口摆锤冲击 试验，测定与断裂状态相连系的特征能 量，特征力和特征位移。,2 引用标准,GB/T229 金属夏比缺口冲击试验方法 GB/T3808 摆锤式冲击试验机的检验,3 术语和定义,3.1 力的特征值 屈服力： ，力位移曲线从直线上升部分向曲线上升部分转变点的力。 最大力： ，力位移曲线上力的最大值。 不稳定裂纹扩展起始力： ，力位移曲
3、线急剧下降开始时的力。 不稳定裂纹扩展终止力： ，力位移曲线急剧下降终止时的力。,3.2 位移特征值 屈服位移： ，与屈服力相对应的位移。 最大力时的位移： ，与最大力相对应的位移。 不稳定裂纹扩展起始位移： ，不稳定裂纹扩展开始时的位移。 不稳定裂纹扩展终止位移： ，不稳定裂纹扩展开始时的位移。 总位移： ，力位移曲线结束时的位移。,3.3 冲击能量特征值,最大力时的能量: ，力-位移曲线下从s = 0到s = sm的面积. 不稳定裂纹扩展起始能量: ，力-位移曲线下从s = 0到s = siu的面积. 不稳定裂纹扩展终止能量: ，力-位移曲线下从s = 0到s = sa的面积. 总冲击能量
4、: ，力-位移曲线下从s = 0到s = st的面积.,4 试验原理,通过摆锤一次打击夏比冲击试样,测量和记录力-位移曲线,该曲线下的面积为冲击吸收能量. 根据力-位移曲线推断试样变形和断裂的特性.,5 力-位移曲线方程,为了通过仪器化冲击试验获得试样相关的特征能量,特征位移和特征力,必须要获得力-位移曲线的表达方程. 根据牛顿定律: (1),和加速度,速度及位移的表达式: (2) (3) (4) （力F, 加速度a, 速度v, 位移 s都是时间的函数.）,从式(1)和式(2),可有: (5) (6) (7),因为冲击过程中,摆锤速度是减速,即加速度 a 是负的, 所以有: (8),根据速度与
5、位移的关系,可得到: (9) (10),式(10)即为位移方程(位移表达式). 根据动能与势能的关系: (11) 得到摆锤的初始速度 (12),时间t为可测的量,由计算机的时基确定. 力-时间曲线(F(t)-t曲线)通过力传感器系统测定.力F(t) 对时间双积分根据力-时间曲线计算: (12) 而 (13),式(12)是 “力-时间曲线(F-t曲线)”下的面 积At . 式(13)是 “面积-时间曲线(At-t曲线)” 下的面积. 所以说, 只要冲击试验时测出 “Ft曲线”, 就可以获得 “力-位移曲线”, 进 而测定特征力, 特征能量, 特征位移.,图1 夏比冲击力-位移曲线和特征值（示意）
6、,F,0,Sgy,Sm,Siu=Sa,c,d,e,f,Fgy,Fm,Fiu,S,Fa,图2 F-t曲线和At-t曲线下的面积（示意）,F,t,0,0,t,A,A-t曲线,F-t曲线,Att,t0,t0,At,6 试验机允许误差,6.1 冲击试验机的误差要求与GB/T229标准对试验机的要求相同，校准方法亦相同。但对于力位移测量系统的误差按照以下6.26.5的要求。 6.2 测力系统的静态线性误差要求 在测量范围的10%50%范围: 1%; 在测量范围的50%100%范围: 2%. 如力传感器单独校准时: 1%.,6.2 测力系统的频率响应 100HZ.对于钢试 样,信号上升时间 3.5s. 6
7、.3 位移测量系统误差 位移传感器测量上限为30mm.在1mm30mm 范围内测量误差: 2%. 6.4 在力-位移曲线下的总能量,与表盘 指示能量应 5J.,7 力位移曲线评定,7.1 为了简化评定,把力-位移曲线分类为A,B,C,D,E和F六种,见标准中的图3. 能量由小到大的顺序,从脆到韧. 7.2 特征力测定 屈服力 Fgy: 力-位移曲线第2峰的急剧上升部分与拟合曲线(穿过振荡曲线拟合曲线)的交点的力值，参见标准中图2和图3的C,D,E和F. 最大力 Fm: 穿过振荡曲线拟合曲线上的最大力值，参见标准中图2和图3的C,D,E和F.,不稳定裂纹扩展起始力 Fiu： 拟合曲线与力位移曲线
8、在最大力之后曲线急剧下降开始时的力，如果该点与最大力值重合，则FIU=Fm（参见标准中的图3的C，D和E）。 不稳定裂纹扩展终止力 Fa： 力位移曲线急剧下降终止时与其后的力位移曲线的交点的力，参见标准中图3的A,B,C,D,和E，（对于标准中图3的A、C型曲线，Fa=0）。,7.3 位移特征值的测定 按照测定的特征力对应的横坐标确定为特征位移。 当力位移曲线不与横坐标轴相交时，取F=0.02Fm所对应的横坐标确定为终点计算总位移。,7.4 冲击能量值特征值的测定 （参见标准中图3）,最大力能量 Wm： 力位移曲线下从s=0到s=sm的面积。 不稳定裂纹扩展起始能量 Wiu： 力位移曲线下从s
9、=0到s=siu的面积。 不稳定裂纹扩展终止能量Wa： 力位移曲线下从s=0到s=sa的面积。,总冲击能量 Wt： 力位移曲线下从s=0到s=st的面积。 （由于力位移曲线在Fiu 和Fa之间急剧下降，一般都会产生WiuWa。）,裂纹形成能量 Wi ： 力位移曲线下从s=0到s=sm的面积近似地WiWm。 裂纹扩展能量 WP： 力位移曲线下从s=sm到s=st的面积,即WP=Wt-Wi,7.5 韧性断面率的测定,力位移曲线或力时间曲线没有呈现急剧下降(见标准中图3的F型曲线。则断裂表面的韧性断面率可定义为断裂表面的100；如果力发生急剧下降，则下降的数量与力的特征值有关，韧性断面率可参见标准的
10、附录C,近似测定。,附录C中给出的公式是 “经验公式” ，并不是一般通用性的。按照附录所述，误差可能达20。 在实际试验观测中发现，韧性断面率（剪切面积百分数）与差量Fiu-Fa关系密切，这差量增加，韧性断面率随之增加，当为零时，韧性断面率100，于是结构一个函数表达这种趋向： （14）,这是基本表示式，附录中其他公式是在这公式基础上结合实践经验数据进行修正和细化，但都是带近似性的。 尽管公式带经验性，但给实现自动化测定夏比冲击试样韧性断面率的方法指引出一种方向。,7.6 仪器化冲击试验与传统冲击试验的异同,试验原理和试验过程上，两者没有本质的区别，都是用规定形状和尺寸带单边缺口（V形缺口）的夏比试样，通过摆锤一次打击冲断试样，测定冲击性能。但对有用信息的获得和测定上有本质的区别。仪器化冲击能获得力位移曲线的全部信息，测定与试样断裂行为相连系的特征值（包括力，位移和能量）从而推断材料特性。而传统的冲击试验不能获得力位移曲线，仅仅测定断裂总能量AK单一特征值。随技术的发展，将来仪器化冲击试验会代替传统的冲击试验。,
