冲击试验的原理及其相关概念

冲击试验基于能量守恒定律，通过施加冲击载荷于特定形状和尺寸的试样上，使其断裂，以测定其吸收能量的能力。该试验对材料的缺陷具有高度敏感性，能够准确地揭示材料的宏观缺陷、显微组织的微小变化以及材料质量。

材料对冲击载荷的抵抗能力被称为冲击性能。冲击载荷指的是以较高速度施加于零件上的载荷，与静载荷相比，冲击载荷在作用时引起的应力和变形要显著得多。

冲击载荷与静载荷的主要区别在于加载速率的不同。加载速率是指载荷施加于试样或机件的速率，通常以单位时间内应力增加的数值来表示。形变速率（包括绝对形变速率和相对形变速率）被用来间接反映加载速率的变化。

在工程实践中，许多机件在快速加载即冲击载荷以及低温条件下工作，例如：汽车在崎岖路面上行驶、飞机的起飞和降落、材料的压力加工等，这些条件下的性能与常温、静载条件下的性能存在差异。

夏比冲击试验：采用规定高度的摆锤对处于简支梁状态的缺口试样进行一次性冲击，并测量试样折断时吸收的能量。V形缺口由于应力集中较大，对缺口附近体积塑性变形的限制较大，使得塑性变形更难以进行。

不稳定裂纹扩展起始力：力-位移曲线急剧下降开始时的力值。

不稳定裂纹扩展终止力：力-位移曲线继续下降终止时的力值。

冲击试样断口：冲击试样断裂后的断口表面及其临近区域。其宏观外貌通常呈现为晶状、纤维状或混合状。

晶状断面：断裂表面通常呈现金属光泽的晶状颗粒，无明显塑性变形的齐平断面。

纤维状断面：断口中纤维区的总面积与缺口下方原始截面面积的百分比。

侧膨胀值：断裂试样缺口侧面每侧宽度的增加量之和。