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　　谢邀。我是从14年在加国做博士后的时候开始做冲击断裂的，当时做的是落锤撕裂实验（DWTT）的冲击仿真，到今年也有5年多了。冲击试验主要有两种，DWTT和摆锤冲击（Charpy）。关注我的朋友们，应该记得去年我买了个最便宜的Charpy冲击试验机，为此还录了好多抖音。前几周，还给试验机配了冲击力测量系统，还没来得及装上去。华为mate30 Pro出来的时候，我特别激动，可以用手机拍摄冲击过程中裂纹的扩展了。不过，一直没有机会实验华为手机的可行性。下面，我就从ASTM和ISO两种Charpy冲击（下图）标准主要内容介绍起，探讨下不同标准下测量的数据，是否可以互相换算。

　　ASTM（American Society of Testing Materials）是美国的一个材料试验协会，虽然它是美国的一个协会，但是已经发展成为了一个国际化的组织。

　　ASTM关于Charpy冲击的标准是ASTM E23-18，《Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials》，即含缺口试件金属材料的冲击实验标准。

　　ASTM E23-18对冲击试件有着非常明确的尺寸要求，以三点弯冲击为例，缺口类型包括V型和U型，外形尺寸10*10*55(mm)，如下图所示。另外，对缺口的尺寸、以及各个倒角的尺寸也都有严格的限制。

　　经过标准程序后，得到的实验数据有：被吸收的能量（断裂的能量），侧涨尺寸、剪切断裂形貌等等。这里最关键的就是这个断裂的能量。ASTM认为，如果吸收的能量超过了量程的80%，这个值就不是准确值了。

　　通过全文仔细阅读ASTM的标准，吸收的能量单位是焦耳，即纯粹的能量单位。我截取了标准的试验机验证部分的表格（上图），可见单位都是焦耳。

　　ISO（International Organization for Standardization），国际标准化组织，相信大家多这个并不陌生，其标准涉及各行各业，我们到处都能见到ISO的身影。

　　ISO标准中涉及Charpy冲击的是ISO 148 《Metallic materials — Charpy

　　pendulum impact test —Part 1: Test method》，即金属材料夏比摆锤冲击测试。

　　根据ISO标准，试件也分V型和U型缺口，外形尺寸也是10*10*55(mm)，但是其它尺寸略有不同，大家可以仔细对比下。试件的安装也是一样的，如下图，位置8是冲击点。

　　ISO标准同样也提供了实验数据的测量标准，包括侧涨、断裂形貌、吸收能量等。ISO标准还给出了吸收能量与温度的关系图。温度升高，吸收能量是增加的。即高温情况下，不容易冲断。

　　ISO给出了样例，如下图。三个试件的吸收能量（J），算出平均值，标准偏差等等统计学参数，还有详细的误差分析内容。

　　纵观整个ISO标准，吸收的能量都是焦耳单位。

　　Charpy冲击吸收能量的测定利用的是能量的守恒。初始摆锤在高处（150°），自由释放后，撞向试件并把它撞断，由于惯性摆锤会继续向上摆起。这里的高度差就是吸收的能量。一个合格的试验机，必定是经过摩擦矫正后的，即通过角度补偿来弥补摩擦的损耗。

　　Charpy冲击的原理，就决定了这个吸收的能量纯粹就是能量，单位为焦耳。不同的标准只是对试件、程序的细微差别，本质无法改变。

　　既然本质一样，为何不同的标准提供了不同单位的“能量”呢？实际上，这与测试方的要求有关。Charpy实验得到的基本数据就是吸收能量，或者我们也可以叫它断裂能量。其他不同单位的“能量”都是从这个吸收能量推导而来。

　　J/m是裂纹扩展单位长度需要的能量，是把吸收能量除以裂纹的长度。通常情况下，裂纹长度就是试件的宽度，因为试件通常都会被撞断成2段。对于难以撞断的韧性金属，则是通过卡尺获取裂纹长度。

　　KJ/m2是裂纹扩展单位面积需要的能量，是把吸收能量除以裂纹面积。一般来讲，这个参数更具实际意义，材料的一个基本参数断裂韧性就是这个单位。在做裂纹扩展仿真时，需要输入的断裂能也是这个单位。

　　ASTM标准和ISO标准都只能提供最基本的实验数据，即吸收能量。J/m和J/m2都是将吸收能量除以长度和面积换算以后的参数，它们之间可以根据裂纹长度和面积互相换算。

　　PS：内心是拒绝此类问题的，因为注定没有几个人看。

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