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悬臂梁与简支梁试验机的关键性能指标对比

来源:东莞市豪恩检测仪器有限公司(武汉分公司)   2025年05月19日 11:15  
以下是悬臂梁冲击试验机与简支梁冲击试验机(Charpy 法)的详细对比,从原理、试样、应用场景、性能特点等维度解析两者的差异:

一、核心原理对比

项目悬臂梁冲击试验机(Izod 法)简支梁冲击试验机(Charpy 法)
力学模型试样一端固定(悬臂梁),另一端受摆锤冲击试样两端固定(简支梁),中间受摆锤冲击
能量传递方式摆锤冲击试样自由端,能量通过试样悬臂端传递摆锤冲击试样中部(缺口背面),能量均匀分布
断裂模式应力集中于固定端附近,可能产生弯曲 + 剪切破坏应力集中于缺口处,以弯曲破坏为主


二、试样与夹具对比

项目悬臂梁冲击试验机简支梁冲击试验机
试样形状标准试样:长 80mm× 宽 10mm× 厚 4mm(塑料)
可带缺口(A 型缺口深 2mm)
标准试样:长 80mm× 宽 10mm× 厚 4mm(塑料)
缺口深度通常为 2mm 或 5mm
夹持方式单端固定(夹具夹紧试样一端)两端固定(夹具支撑试样两端)
缺口方向缺口朝向摆锤冲击方向(自由端附近)缺口背向摆锤冲击方向(中部位置)
适用缺口类型A 型缺口(底部半径 0.25mm)为主A 型、B 型缺口(底部半径不同)

三、关键性能指标对比

项目悬臂梁冲击试验机简支梁冲击试验机
冲击速度通常为 3.4 m/s(塑料标准)常用 3.8 m/s,部分机型可达 5 m/s
能量范围低能量(通常≤50 J,适合脆性材料)高能量(可达 500 J 以上,适合韧性材料)
测量参数冲击吸收功(J)、冲击强度(kJ/m²)同左
数据重复性受试样夹持刚度影响较大,缺口精度要求高两端固定更稳定,数据重复性更好

四、应用场景对比

领域悬臂梁冲击试验机简支梁冲击试验机
材料类型- 刚性高分子材料(如 PS、PMMA)
- 脆性金属、陶瓷、热固性塑料
- 金属(如钢材、铝合金)
- 工程塑料(如 PA、PC)
- 橡胶改性材料
行业应用- 塑料外壳(如电器、文具)
- 板材、管材质量控制
- 汽车零部件(如保险杠、齿轮)
- 航空航天结构材料
- 建筑钢材韧性测试
测试目的快速评估材料抗单点冲击能力模拟实际复杂载荷下的抗冲击性能

五、标准与规范性对比

项目悬臂梁冲击试验机简支梁冲击试验机
国际标准ISO 179(塑料)、ASTM D256(聚合物)ISO 179-1(塑料)、ISO 148-1(金属)、ASTM E23(金属)
中国标准GB/T 1843(塑料)GB/T 1043.1(塑料)、GB/T 229(金属夏比冲击)
数据单位冲击强度单位均为 kJ/m²金属测试中也可用 J/cm²(缺口截面积)

六、优缺点对比

项目悬臂梁冲击试验机简支梁冲击试验机
优点- 设备结构简单,成本较低
- 适合小能量、快速测试
- 试样制备方便
- 两端固定更稳定,数据可靠性高
- 适用材料范围广(从金属到高分子)
- 可测试低温冲击性能(如 - 40℃)
缺点- 夹持端易因松动导致数据偏差
- 不适合高韧性材料(能量不足时试样不断裂)
- 设备体积较大,成本较高
- 试样两端固定,装夹耗时稍长

七、如何选择?

  1. 根据材料特性
    • 脆性材料(如普通塑料、陶瓷):优先选悬臂梁,缺口处易断裂,结果直观。

    • 韧性材料(如橡胶、金属):选简支梁,高能量摆锤可确保试样断裂,数据更准确。

  2. 根据标准要求
    • 塑料行业:ISO/GB 标准中,悬臂梁(Izod)和简支梁(Charpy)均常用,需按产品标准选择(如汽车行业多用简支梁)。

    • 金属行业:几乎全部采用简支梁(夏比冲击),评估材料在低温或高速载荷下的脆性转变。

  3. 特殊需求
    • 若需模拟 “一端固定、一端受冲击” 的实际场景(如门窗型材),选悬臂梁;
    • 若需对比材料在不同温度下的韧性(如低温脆性测试),选带温控装置的简支梁试验机。


通过以上对比可见,两者核心差异在于试样受力模式和能量范围,实际应用中需结合材料类型、测试标准及具体场景选择。


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