西安交通大学材料力学性能试验报告——冲击韧性(matlab画的)

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1、材料力学性能实验报告姓名：班级：学号：成绩：实验名称实验五缺口冲击韧性实验实验目的1.掌握常温及低温下金属冲击试验方法；2.学会用能量法确定金属冷脆能变温度；3.了解冲击试验机结构、工作原理及正确使用方法。实验设备1.游标卡尺；2.20#钢退火态试样和40Cr调质态试样各三根；3.JBW-300示波冲击试验机；4.液氮，酒精；5.温度计。试样示意图图1冲击试验标准试样示意图实验结果记录20#退火态和40Cr调质态试样的冲击吸收总功记录见附录。根据裂纹形成能量、裂纹扩展能量以及总冲击能量，以及冲击记录的示波图，得到，裂纹萌生功=裂纹形成能量；裂纹扩展功=裂纹扩展能量-裂纹形成能量；裂纹撕裂功=

2、总冲击能量-裂纹扩展能量。20#退火态和40Cr调质态试样的裂纹萌生功、裂纹扩展功和裂纹撕裂功分别见表1和表2：表120#退火态各试样的裂纹萌生、扩展、撕裂功记录表试样编号温度/℃裂纹萌生功/J裂纹扩展功/J裂纹撕裂功/J1-12045.81120.47001.33701-32044.00392.208220.17314-42030.66561.766615.3820-2038.88780.28721.05400-3038.80780.26782.39715-3037.49890.73392.47645-2035.46700.34941.76661-4-306.64850.31042.400

3、11-6-306.79210.32382.8115表140Cr调质态各试样的裂纹萌生、扩展、撕裂功记录表试样编号温度/℃裂纹萌生功/J裂纹扩展功/J裂纹撕裂功/J1-22050.23431.400618.3959A-12042.08852.161326.5258B-3041.4051.465114.6755D-3033.69080.746325.86235-3039.57931.16354.59205-2-3033.98251.22145.18192-2-3026.90172.665929.03643-2-6032.28441.481619.57542-2-6047.68990.35469.

4、17776-3-9040.59592.328010.0549实验数据处理根据表1和表2，以及各试样在不同温度下的冲击吸收功，做各试样的冲击吸收总功、裂纹萌生功、裂纹扩展功和裂纹撕裂功与温度的关系曲线，分别得到图2—9八幅图：图220#退火态试样冲击总功与温度关系曲线图320#退火态试样裂纹萌生功与温度关系曲线图420#退火态试样裂纹扩展功与温度关系曲线图520#退火态试样裂纹撕裂功与温度关系曲线图640Cr调质态试样冲击总功与温度关系曲线图740Cr调质态试样裂纹萌生功与温度关系曲线图840Cr调质态试样裂纹扩展功与温度关系曲线图940Cr调质态试样裂纹撕裂功与温度关系曲线冷脆转变温度金属韧

5、脆转变温度：有些金属在其使用温度降低时，其塑性、韧性便急剧降低，使材料脆化，冲击值降低，这一现象为冷脆。由于温度降低造成金属由韧性状态转变为脆性状态的温度叫做韧脆转变温度。能量准则法是以冲击吸收功降低到某一规定数值时所对应的温度作为韧脆转变温度。本实验采用能量准则法测金属的韧脆转变温度，是对冲击吸收功—温度曲线上平台下平台区间规定百分数（η）所对应的温度定义为韧脆转化温度，记为ETTn，例如，冲击吸收功上下平台区间50%所对应的温度记为ETT50，对应的冲击能量记为（AKUmax+AKUmin）/2。所以，根据附录得到20#退火态试样和40Cr调质态试样的韧脆转变温度为：20#退火态试样28

6、.7J对应的温度值为-15.0℃，见图2。40Cr调质态试样56.7J对应的温度值为-47.5.0℃，见图6。试样宏观断口示意图（韧断、脆断）图10冲击试样宏观断口示意图可以看出，冲击试样断口存在三个区域。裂纹源在缺口根部的中央并稍离缺口表面的位置，对塑性较好的材料，裂纹通常沿着两侧和深度的方向稳态扩展，中央部分较深，构成了脚跟形的纤维状区域，然后快速扩展形成放射区。由于缺口一侧受张应力，不开口的一侧受压应力，所以放射区在从拉应力区扩展和压应力区时，裂纹停止扩展，继而出现二次纤维区。断口除了缺口根部附近四周皆为剪切唇，和拉伸断口的边缘是一样的。在温度降低或材料的冲击韧性很低时，二次纤维区和一

7、次纤维区以及剪切唇都可以不出现。实验思考题1.缺口冲击韧性实验能评定哪些材料的低温脆性？哪些材料不能用此方法检验和评定？这种试验方法本身在防止材料脆性断裂方面有什么局限性？答：缺口冲击韧性实验能综合评定缺口、低温和高应变速率对材料脆化的影响。塑性很好的材料以及表面十分光滑无裂纹的材料一般不能使用此方法。局限性表现在材料的冲击韧性是定性的，无法用理论公式来确定，只能通过实验来获取，而且由于它对缺口、材料缺陷很敏