缺口冲击强度
励志结束语-软件项目实施方案
2023年2月18日发(作者：三联管)实验四冲击性能试验
一.实验目的
（1）测定塑料的冲击强度，并了解其对制品使用的重要性。
（2）了解冲击实验机原理，学会使用冲击实验机。
（3）掌握试验结果处理方法，了解测试条件对测定结果的影响。
二.实验原理
冲击强度(ImpactStrength)是高聚物材料的一个非常重要的力学指标，它
是指某一标准样品在每秒数米乃至数万米的高速形变下，在极短的负载时间下表
现出的破坏强度，或者说是材料对高速冲击断裂的抵抗能力，也称为材料的韧性。
评价材料的冲击强度最好的试验方法是高速应力－应变试验。应力－应变
曲线下方的面积与使材料破坏所需的能量成正比。如果试验是以相当高的速度进
行，这个面积就变成与冲击强度相等。
本实验采用摆锤法。基本原理摆锤从垂直位置挂于机架的扬臂上以后，此
时扬角为α（如图2－35所示），便获得一定的位能，如任其自由落下，位能转
化为动能，将试样冲断，冲断以后，摆锤以剩余能量升到某一高度，升角为β。
图2－35摆锤式
冲击实验机工作原理
在整个冲击实验中，按照能量守恒关系可写出下式：
)(
0
hhnA
(coscos)mL
式中m－冲锤质量，kg；α―冲锤冲前之扬角；L―冲锤摆长，m；
β―冲锤冲断试样后之升角；A―冲断试样所消耗的功，J。
式中除β外均为已知数，故根据摆锤冲断试样后之升角β的大小，即可
绘制出读数盘，由读数盘可以直接读出冲断试样时消耗的功的数值。
消耗的功除以试样的横截面积，即为材料的冲击强度σ1（kJ/m2）。
按下式计算：
1
A
bd
式中A―冲断试样所消耗的功，kJ；b―试样宽度，m；d―试样厚度，m。：
1
1bd
A
式中A、b同前；d1――缺口试样剩余宽度，m。
三.实验设备和材料
摆锤式冲击试验仪游标卡尺尼龙试样
四.实验步骤
（1）熟悉设备，检查机座是否水平。
（2）用卡尺测量试样中间部位的宽度、厚度，缺口试样则测量缺口处的剩余厚
度，准确至0.02mm，测量三点，取平均值。
（3）根据试样类型调整好试样支撑线距离。
（4）根据试样断裂所需能量大小选择摆锤，使试样破裂所需要的能量在摆锤总
能量的10％～85％区间内。
（5）检查并调节试验机零点，将摆锤举起卡好，使其自由落下。
图2－36冲击试验机
1―固定支座；2―紧固螺钉；3―活动试样支座；4―支承刀刃；5―被动指针；6―主动指针；
7―螺母；8－摆轴；9－搬动手柄；10－挂钩；11－紧固螺钉；12－连接套；13－摆杆；
14－调整套；15－摆体；16－冲击刀刃；17－水准泡
（6）将试样面贴紧在直角支座垂直面上，缺口背向冲锤，缺口位置与冲锤对准。
（7）将指针拨至右边的满量程位置。
（8）扳动手柄抓钩，放松摆锤，使其自由下落，将试样冲断时，指针所指数值
即为A值，记录读数。
（9）按公式计算每个试样的冲击强度，并取其算数平均值。
注意事项：
在进行试验的时候不可贸然的将手放在摆锤经过的位置以防被击伤
在测缺口的测试时候每次放在仪器上缺口的方向位置要一致
五、数据记录与处理
抗冲击强度测试（黑的是加了EPDM,白的没加）
编号
长
(MM)
宽
(MM)
厚
(MM)
槽深
(MM)
冲击吸收
功（J)
冲击韧性
(KJ/M2)
第1，2组
黑样条178.51040.50.59159.56
白样条278.59.9840.50.23566.214
黑样条378.829.9840.50.31378.274
白样条478.59.9840.520.19995.283
第3，4组
黑样条578.449.924.060.380.27947.214
白样条678.649.924.020.480.438611.55
黑样条778.889.944.050.510.01690.4454
白样条878.749.753.950.710.376410.54
黑样条1的冲击强度：
1
=
1
A
bd
=0.5915J/(10mm*（4-0.5）mm）=16.9KJ/m2
相对误差：E=（16.9-9.56）/9.56*100%=76.77%
黑样条3的冲击强度：
1
=
1
A
bd
=0.3137J/（9.98mm*（4-0.5）mm）=8.98KJ/m2
相对误差：E=(8.98-8.274)/8.274*100%=8.6%
黑样条5的冲击强度:
1
=
1
A
bd
=0.2794J/(9.92mm*（4.06-0.38）mm)=7.65KJ/m2
相对误差：E=（7.653-7.214）/7.214*100%=6.1%
白样条2的冲击强度：
1
=
1
A
bd
=0.2356J/（9.98mm*（4-0.5）mm）=6.74KJ/m2
相对误差：E=（6.74-6.214）/6.214*100%=8.5%
白样条4的冲击强度：
1
=
1
A
bd
=0.1999J/(9.98mm*(4-0.52)mm)=5.76KJ/m2
相对误差：E=（5.76-5.283）/5.283*100%=8.9%
白样条6的冲击强度：
1
=
1
A
bd
=0.4386J/(9.92mm*(4.02-0.48)mm)=12.49KJ/m2
相对误差：E=（12.49-11.55）/11.55*100%=8.1%
白样条8的冲击强度：
1
=
1
A
bd
=0.3764J/(9.75mm*(3.95-0.71)mm)=11.92KJ/m2
相对误差：E=（11.92-10.54）/11.92*100%=13.4%
又上面的数据可以得到下表：
抗冲击强度测试
编
号
宽
(MM)
（厚度-
深度）
冲击吸收
功（J)
冲击韧
性
(KJ/M2)
理论冲击
韧性
百分误
差%
黑
样
条
1103.50.59159.5616.976.77
39.983.50.31378.2748.988.6
59.923.680.27947.2147.656.1
79.943.540.01690.4454
白
样
条
29.983.50.23566.2146.748.5
49.983.480.19995.2835.768.5
69.923.540.438611.5512.498.1
89.753.240.376410.5411.9213.2
说明：1、黑样条是加了EPDM的PP/PE共混物,白样条是没加EPDM。
2、由于黑样3的冲击吸收功和冲击韧性严重偏离正常值；黑样1的误
差较大，所以分析时应去除；白样8的误差也相对较大，必要时可以去掉。
即红色的可以不用考虑。
A、对于白样条来说，2、4组与6、8的冲击韧性的差别较大，且3、5组黑
样条的冲击韧性处于2、4组与6、8的冲击韧性之间，从理论上说，没有加EPDM
白样条的冲击韧性小于黑样条，但由于加工条件的差别，如温度、压力等，使得
6、8组的冲击韧性大大提高。
B、2、3、4、5组的加工条件差别不大，或者看着相同。由上面的数据计算
统计可以看出，3、5组白样条比较与2、4组黑样条的冲击吸收功冲击韧性，都
比较大，这主要是由于EPDM作用相容剂，对提高聚乙烯/聚丙烯共混物的韧性等
性能有重要作用。
六、思考和讨论
1、断口处发白是由于什么原因引起的？
答：材料的韧性冲击实验时，断口处发白，可能是发生了应力发白的现象
因为其内部在应力作用下，先出现了很多微裂纹；由于微裂纹体的密度与树脂的
不同，使得折光率发生了变化，所以发白。
2、缺口与冲击强度的关系
答:试样的尺寸规格要一致，在缺口冲击强度的测试中，缺口是影响试验结
果的重要因素。图l为缺口厚度对缺口冲击强度的影响。从图l可以看出，缺口
厚度对冲击强度测试有直接影响：缺口越深，冲击强度越低。另外，加大缺口尖
端半径，冲击强度也会提高。
缺口的加工方式对冲击强度也有很大影响：一一次注塑的缺口试样的冲击
强度较高，而经二次加工的缺口试样的冲击强度较低，其中又以经铣床加工的缺
口试样冲击强度最低。使用不同加工方式加工的缺口试样，其测得的冲击强度数
值不具可比性。原因是：使用模塑方法一次性直接成型时，由于材料的收缩率不
同，脱模后试样缺口的实际外形尺寸总要发生不同程度的改变，特别是缺口底部
曲率半径变化较大，难以保证缺口各部分符合标准规定的要求，从而影响其冲击
强度值。而使用机械加工方法加工缺口，并采用经过严格检查的刀具，则可以提
高缺口尺寸的精度，达到标准要求。
3、影响塑料冲击试验结果的外在因素有哪些？
答：主要有试样的制备，试样尺寸，实验环境，操作过程
1、试样的制备：待测试样制成片后，需用制样机和标准切刀制成标准样，
制样切刀要规范、锋利，否则试样会有毛边或划损等缺陷，直接影响试验结果。
试样制好后，在恒温恒湿条件下按照GB／T2918一l998标准进行状态调节。
2、实验环境：1.塑料冲击强度强烈地依赖于温度，无论是悬臂梁冲击，还
是简支梁冲击，其冲击强度值均随温度的降低而降低。图2为试验温度对缺口冲
击强度的影响。从图2可以看出，在低温下，缺口冲击强度较低，而在较高温度
下，缺口冲击强度有明显提高。
3.湿度对某些塑料的缺口冲击强度也有影响。某些吸湿性大的材料，如聚
酰胺在干燥状态下和吸湿后状态下测试，其缺口冲击强度有明显的不同：在相同
的温度下，吸湿越多，其缺口冲击强度值也越高，参见图3。因此，在试样加
工和测试过程中都要严格控制环境湿度。
4.操作过程：冲击摆锤刀口与试样打击面很好吻合是试验的重要条件。如
果刀口与试样表面不是线接触而是点接触，则容易产生局部应力集中，使测试值
降低。简支梁冲击试验中，如果试样与支架没有贴紧，则容易产生多次冲击使测
试结果不准确。