在材料科學與工程領域，準確評估材料的抗沖擊性能對于產品設計和安全應用至關重要。金屬懸臂梁擺錘沖擊測試（Izod Impact Test）作為一種經典的沖擊試驗方法，廣泛應用于金屬材料、復合材料及其層合結構的韌性評價。

本文科準測控小編將系統介紹金屬懸臂梁沖擊測試的基本原理、國際國內標準體系、測試儀器構成以及標準操作流程，并特別關注該方法在纖維金屬層板層間斷裂韌性測試中的最新應用（GB/T 41738-2022），為相關領域的技術人員提供全面的參考指南。

一、測試原理

金屬懸臂梁擺錘沖擊測試基于能量守恒原理，通過測量擺錘沖擊試樣前后勢能差來確定試樣斷裂吸收的能量。當擺錘從一定高度釋放時，其重力勢能轉化為動能，沖擊試樣導致斷裂后，剩余動能使擺錘繼續擺動至一定高度。通過測量這個高度差，可以精確計算出試樣斷裂吸收的能量值。

在懸臂梁構型中，試樣垂直固定，一端被剛性夾持，另一端自由懸垂。缺口精確加工在距自由端28mm處，并朝向擺錘沖擊方向。這種構型使得固定端承受及高的彎矩和剪力組合作用，形成典型的靜定結構。由于懸臂效應，缺口位置產生顯著的應力集中，促使裂紋在受控位置萌生和擴展。

二、測試相關標準

國際標準：ISO 180、ASTM D256

國內標準：GB/T 1843、GB/T 2611

試樣尺寸：75×10×10（長度含夾持段）

缺口要求：V型缺口，距自由端28mm

特殊標準擴展：斷裂韌性測試，GB/T 41738-2022 采用單/雙懸臂梁（SCB/DCB）測定纖維金屬層板的Ⅰ型層間斷裂韌性（GIC）

標準對比要點

三、測試儀器構成

1、金屬懸臂梁擺錘

：

四、標準測試流程

步驟一、試樣制備

尺寸加工：按照標準要求精確加工試樣至75×10×10mm（長度含夾持段），長度公差±0.5mm，厚度公差±0.2mm

缺口加工：

使用專用缺口銑刀加工V型缺口（45°±1°）

缺口根部半徑0.25±0.05mm

缺口深度2.0±0.2mm

缺口中心距自由端28±0.5mm

表面處理：去除加工毛刺，缺口根部不得有可見劃痕

步驟二、設備準備

1. 檢查擺錘是否自由懸掛，確認指針歸零

2. 使用標準試樣進行預測試，驗證設備狀態

3. 校準能量刻度，確保摩擦損失補償正確

4. 設置沖擊速度為3.5±0.1m/s（對應擺錘提升角度約150°）

步驟三、試樣安裝

1. 將試樣垂直插入夾具，確保wan全貼合定位面

2. 使用扭矩扳手緊固夾具（推薦扭矩15-20N·m）

3. 通過光學對中儀確認缺口中心線與沖擊刃重合

4. 檢查試樣自由端與擺錘運動軌跡無干涉

步驟四、測試執行

1. 提升擺錘至規定起始角度并鎖定

2. 清空測試區域，關閉防護罩

3. 釋放擺錘進行沖擊，自動記錄斷裂能量

4. 捕捉試樣斷裂后的擺錘最大揚角

步驟五、數據采集與分析

1. 能量計算：

ASTM標準：E = (初始勢能 - 剩余勢能 - 摩擦損失)/試樣厚度

ISO標準：E = (初始勢能 - 剩余勢能 - 摩擦損失)/缺口下剩余面積

2. 結果判定：

檢查斷裂面形貌（wan全斷裂/部分斷裂/未斷裂）

剔除異常數據（如試樣未wan全斷裂或飛出）

計算至少5個有效試樣的平均值

3. 擴展分析（針對GB/T 41738-2022）：

繪制載荷-位移曲線

計算裂紋擴展能量率GIC = 3Pδ/2ba
（P：載荷，δ：位移，b：試樣寬度，a：裂紋長度）

步驟六、測試報告

完整報告應包含：

材料信息和試樣批次

測試標準和方法（如ASTM D256方法A）

測試環境（溫度23±2℃，濕度50±5%）

每個試樣的沖擊能量和單位值

平均值和標準偏差

斷裂面形貌描述（必要時附照片）

任何偏離標準的情況說明

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