塑料悬臂梁冲击试验 简支梁冲击试验

塑料悬臂梁冲击试验与简支梁冲击试验是两种常用的塑料抗冲击性能测试方法，二者在试样类型、夹持方式、冲击方向、应用范围及标准依据等方面存在显著差异，以下为具体分析：

一、试样类型与尺寸

1. 悬臂梁冲击试验

• 试样类型：通常采用带缺口的试样（如A型缺口），缺口深度、角度及底部半径有严格标准（如缺口深度2mm、角度45°、底部半径0.25mm）。

• 试样尺寸：标准试样尺寸为80mm×10mm×4mm（长×宽×厚），缺口加工需使用专用机床，刀具线速度控制在90-185m/min。

• 目的：缺口设计使试样在冲击时产生应力集中，更易断裂，从而评估材料在局部受力时的抗冲击性能。

2. 简支梁冲击试验

• 试样类型：分为无缺口和有缺口两种。无缺口试样用于评估材料整体抗冲击能力，缺口试样（如V型或U型缺口）用于模拟材料在缺陷或应力集中处的性能。

• 试样尺寸：无缺口试样通常为80mm×10mm×4mm，缺口试样尺寸与悬臂梁类似，但缺口形状和尺寸可能不同（如ISO 179标准中缺口深度为2mm、角度80°）。

• 目的：无缺口试样反映材料整体韧性，缺口试样更侧重于评估材料在局部缺陷处的抗脆断能力。

二、夹持方式与冲击方向

1. 悬臂梁冲击试验

• 夹持方式：试样一端固定于夹具（缺口朝向摆锤方向），另一端自由悬空，形成悬臂梁结构。

• 冲击方向：摆锤从试样自由端一侧冲击，使试样在垂直方向上断裂。

• 特点：冲击能量集中于缺口处，试样断裂时吸收的能量主要用于缺口扩展。

2. 简支梁冲击试验

• 夹持方式：试样水平放置于两个支撑点上（跨距通常为62mm），形成简支梁结构。

• 冲击方向：摆锤从试样中部上方垂直冲击，使试样在跨中位置断裂。

• 特点：冲击能量均匀分布于试样中部，断裂时吸收的能量主要用于试样整体弯曲和断裂。

三、应用范围与材料类型

1. 悬臂梁冲击试验

• 适用材料：硬质热塑性塑料、热固性塑料、纤维增强复合材料（如玻璃纤维、碳纤维增强塑料）等。

• 应用场景：常用于评估材料在局部受力（如跌落、碰撞）时的抗冲击性能，如塑料外壳、包装材料等。

• 标准依据：中国标准为GB/T 1843-2008（等同采用ISO 180:2000），为ISO 180、ASTM D256。

2. 简支梁冲击试验

• 适用材料：硬质塑料、纤维增强复合材料、尼龙、玻璃钢、陶瓷、铸石等非金属材料。

• 应用场景：常用于评估材料在整体受力（如弯曲、拉伸）时的抗冲击性能，如塑料管材、板材、结构件等。

• 标准依据：中国标准为GB/T 1043.1-2008（等同采用ISO 179-1:2000），为ISO 179、ASTM D6110。

四、试验设备与参数

1. 悬臂梁冲击试验机

• 设备要求：摆锤能量范围通常为1.0-22.0J，冲击刀刃曲率半径0.8±0.2mm，夹具顶棱圆角半径0.2±0.1mm。

• 校准要求：设备需配备摩擦损失校正装置，空白试验能量损失不得超过1%。

• 测试环境：实验室温度23±2℃，湿度50±10%。

2. 简支梁冲击试验机

• 设备要求：摆锤能量范围根据材料厚度选择（如7.5J、15J、25J等），冲击刀刃夹角30°，摆锤预扬角160°。

• 校准要求：需定期校准摆锤能量、冲击速度等参数，确保测试准确性。

• 测试环境：与悬臂梁试验相同，需严格控制温湿度。

五、结果计算与评判

1. 悬臂梁冲击试验

• 无缺口试样：aiU=b×dA（单位：kJ/m²），其中A为吸收能量，b为试样宽度，d为试样厚度。

• 缺口试样：aiN=bN×dA（单位：kJ/m²），其中bN为缺口处剩余宽度。

• 冲击强度计算：

• 评判标准：冲击强度越高，材料抗冲击性能越好；需记录破坏类型（如完全破坏、铰链破坏、部分破坏等）。

2. 简支梁冲击试验

• 无缺口试样：acU=b×dA（单位：kJ/m²）。

• 缺口试样：acN=bN×dA（单位：kJ/m²）。

• 冲击强度计算：

• 评判标准：与悬臂梁试验类似，但需注意缺口类型对结果的影响（如V型缺口与U型缺口的冲击强度不可直接比较）。