表观密度是指材料在自然状态下.docx

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表观密度是指材料在自然状态下

表观密度是指材料在自然状态下

表观密度是指材料在自然状态下，单位体积的干质量。

对于形状规则的材料，直接测量体积；对于形状非规则的材料，可用蜡封法封闭孔隙，然后再用排液法测量体积；对于混凝土用的砂石骨料，直接用排液法测量体积，此时的体积是实体积与闭口孔隙体积之和，即不包括与外界连通的开口孔隙体积。

由于砂石比较密实，孔隙很少，开口孔隙体积更少，所以用排液法测得的密度也称为表观密度，过去称为视密度。

材料的含水状态变化时，其质量和体积均发生变化。

通常表观密度是指材料在干燥的状态下的表观密度，其他含水情况应注明。

多数材料为多孔物质，具有与外部相通的开口孔和不通的闭孔，将含有闭孔材料的密度称为“表观密度”。

表观密度=材料的质量/（实质部分的容积+闭孔容积）炭材料通常用比重瓶法（Pycnometer），以甲苯或正丁醇作标准液进行测定，也有用氦气充填微孔直到几乎不再吸附的气体介质置换法进行测定的。

有时也用水银压入微孔中进行充填测定。

随测定方法以及浸透或置换的程度不同，所得数值也不一样。

表观密度

表观密度是指单位体积（含材料实体及闭口孔隙体积）物质颗粒的干质量，也称视密度。

按下式计算：

式中ρ′——材料的表观密度，kg/m3或g/cm3；

m——材料的质量，kg或g；

V′——材料在包含闭口孔隙条件下的体积（即只含内部闭口孔，不含开口孔），见图1-2，m3或cm3通常，材料在包含闭口孔隙条件下的体积式采用排液置换法或水中称重法测量

马丁耐热温度的测定是在马丁耐热烘箱内进行的

定义：

升温速度为５０℃／h，标准试样受弯曲应力５０kg／cm２时，试样条弯曲，指示器中读数下降６mm时所对应的温度即为马丁耐热温度

我国经常使用的是简支梁式摆锤冲击实验方法，基本原理是把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Ⅱ-7-1所示），它便获得了一定的位能，如任其自由落下，则此位能转化为动能，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。

在整个冲击实验中，按照能量守恒的关系可写出下式：

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。

1、材料试样

①注塑标准试样

试样表面应平整、无气泡、裂纹、分层和明显杂质。

缺口试样缺口处应无毛刺。

②板材试样

板材试样厚度在3～13mm之间时取原厚。

大于13mm时应从两面均匀地进行机械加工到10±0.5mm。

4型试样厚度须加工到13mm．

2、试样制备

①模塑料或挤出料

②板材板材试样是将板材进行机械加工制备。

③层压材料层压材料应在使冲击方向垂直于层压方向（板面方向）和平行于层压方向（板边方向）上各切取一组试样

3、仪器、设备

①实验机实验机应为摆锤式，并由摆锤、试样支座、能量指示机构和机体等主要构件组成。

能指示试样破坏过程中所吸收的冲击能量.

②摆体摆体是实验机的核心部分，它包括旋转轴、控杆、摆锤和冲击刀刃等部件。

③试样支座为两块安装牢固的支撑块，能使试样成水平，其偏差在1／20以内。

在冲击瞬间应能使试样打击面平行于摆锤冲击刀刃，其偏差在1／200以内。

④能量指示机构能量指示机构包括指示度盘和指针。

应对量度盘的摩擦，风阻损失和示值误差做准确的校正。

⑤机体机体为刚性良好的金属框架，并牢固地固定在质量至少为所用最重摆锤质量40倍的基础上。

实验步骤

1、对于无缺口试样，分别测量试样中部边缘和试样端部中心位置的宽度和厚度，并取其平均值为试样的宽度和厚度。

准确至0.02mm。

2、根据试样破坏时所需的能量选择摆锤，使消耗的能量在摆锤总能量的10%～85%范围内。

3、调节能量度盘指针零点，使它在摆锤处于起始位置时与主动针接触。

进行空白实验，保证总摩擦损失不超过表Ⅱ-7-3的数值。

4、抬起并锁住摆锤，把试样按规定放置在两支撑块上，试样支撑面紧贴在支撑块上，使冲击刀刃对准试样中心，缺口试样刀刃对准缺口背向的中心位置。

5、平稳释放摆锤，从度盘上读取试样吸收的冲击能量。

6、试样无破坏的冲击值应不作取值，实验记录为不破坏或NB。

试样完全破坏或部分破坏的可以取值。

7、如果同种材料可以观察到一种以上的破坏类型，须在报告中标明每种破坏类型的平均冲击值和试样破坏的百分数。

不同破坏类型的结果不能进行比较。

（1）冲击强度用于评价材料的抗冲击能力或判断材料的脆性和韧性程度，因此冲击强度也称冲击韧性。

（2）冲击强度是试样在冲击破坏过程中所吸收的能量与原始横截面积之比。

　　（3）冲击强度根据试验设备不同可分为简支梁冲击强度、悬臂梁冲击强度.

　　（4）冲击强度的测量标准主要有ISO国际标准（GB参照ISO）及美国材料ATSM标准，GB为1943-2007为最新标准，ATSM标准为D-256标准，具体区分如下：

　　GB:

是试件在一次冲击实验时，单位横截面积（m2）上所消耗的冲击功（J），其单位为MJ/m2。

　　ATSM:

它反映了材料抵抗裂纹扩展和抗脆断的能力,单位宽度所消耗的功，单位为J/m。

　　（5）设备区分：

　　悬臂梁冲击方向中间有撞针，简支梁冲击方向垂直面有凹块，正面形状为一凹形摆锤。

　　（6）缺口区分：

　　缺口一般分为四种，有V型口和U型口两种，每种根据简短圆弧半径又分为两种。

　　（7）样条区分：

　　GB：

一般为80*10mm样条以及63.5*10mm样条缺口为2mm，也有63.8*12.7mm样条

　　ATSM:

一般为63.5*12.7mm缺口剩余宽度为10.16mm（国内有用80*10样条）

　　（8）测试公式：

　　GB:

a=W/（h*d）单位KJ/mATSM:

a=W/d单位：

J/m

　　a:

冲击强度

　　W:

冲击损失能量

　　h：

缺口剩余宽度

　　d：

样条厚度

　　因此，GB与ATSM之间不可以等同测量，但从测量公式可总结经验公式：

GB数值*10.16或8（错误样条）=ATSM数值，也可以由实际测量来总结比值。

编辑本段常规冲击计算

　　冲击载荷在零件中产生的冲击应力除与零件的形状、体积和局部弹塑性变形等有关外，还同与其相连接的物体有关。

如与零件相连接的物体是绝对刚体，则冲击能全部为该零件所承受；如与零件相连接的物体刚度为某一值,则冲击能为整个体系所承担,该零件只承受冲击能的一部分。

此外,冲击应力的大小,还取决于冲击能量的大小。

因此，冲击载荷作用下的强度计算，比静载荷作用下的强度计算复杂得多。

在设计承受冲击载荷的零件时，须引入一个动载系数（见载荷系数）后按静强度设计。

动载系数也可用振动理论中求响应的方法确定。

研究零件冲击强度时，要考虑材料在冲击载荷下机械性能的改变和对零件冲击效应的大小。

对于结构钢来说，当应变速率在10-6～10-21／秒时，钢的机械性能无明显变化。

但在更高的应变速率下，结构钢的强度极限和屈服极限随冲击速度的增大而提高。

且屈服极限比强度极限提高得更快。

因此把冲击载荷当作静载荷来处理对于一般结构钢来说是偏于安全的。

另一方面，冲击载荷对材料缺口的敏感性比静载荷对材料缺口的敏感性大。

这时把冲击载荷当作静载荷来处理，就必须提高安全系数。