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材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)知識大匯總

來源：時間：2022-08-10 17:44:05 瀏覽：10718次

材料力學(xué)性能試驗(yàn)是指材料在不同環(huán)境（溫度、介質(zhì)、濕度）下，承受各種外加載荷（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊、交變應(yīng)力等）時所表現(xiàn)出的力學(xué)特征，材料力學(xué)性能試驗(yàn)可分為靜力試驗(yàn)和動力試驗(yàn)兩大類。

靜力試驗(yàn)包括拉伸試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、蠕變試驗(yàn)、高溫持久強(qiáng)度試驗(yàn)、應(yīng)力松弛試驗(yàn)、斷裂韌性試驗(yàn)（見斷裂力學(xué)分析）等。

動力試驗(yàn)包括沖擊試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)(見疲勞；強(qiáng)度)等。

一、硬度實(shí)驗(yàn)

硬度：衡量材料軟硬程度的一種性能。其物理意義隨試驗(yàn)方法不同而不同。

試驗(yàn)方法分為三種：

劃痕（刻劃）硬度法：表征材料切斷強(qiáng)度的大小；

回跳硬度法：表征材料彈性變形功的大小；

壓入硬度法：表征材料塑性變形抗力及應(yīng)變硬化能力。

洛氏硬度：洛氏硬度是一個無綱量的力學(xué)性能指標(biāo)，其最常用的硬度標(biāo)尺有A、B、C、R、M、L等，通常記作HRA、HRB、HRC等，其表示方法為硬度數(shù)據(jù)+硬度符號，如50HRC。

維氏硬度：維氏硬度通常表示如下：600HV30/20，V前面的數(shù)值為硬度值，后面則為試驗(yàn)力，如果試驗(yàn)力保持時間不是通常的10-15秒，還需在試驗(yàn)力值后標(biāo)注保持時間。

布氏硬度：布氏硬度的符號用 HBS或HBW表示。適用于鑄鐵、非鐵合金、各種退火及調(diào)質(zhì)的鋼材，不宜測定太硬、太小、太薄和表面不允許有較大壓痕的試樣或工件。

邵氏硬度：邵氏硬度的單位是“度”，其描述方法分A、D兩種，分別代表不同的硬度范圍，邵氏A硬度計(jì)的量程是0-100HA，邵氏D硬度計(jì)的量程是0-100HD.以讀數(shù)為準(zhǔn)。

努氏硬度：努氏硬度（符號HK）是通過將試驗(yàn)力除以壓痕投影面積A (mm2)所計(jì)算的值，該面積根據(jù)在試驗(yàn)力F通過按壓長菱形金剛石壓頭(相對邊角為172?30'和130?)在標(biāo)準(zhǔn)片上形成的壓痕的較長對角線長度d (mm)計(jì)算。

納米壓痕：又稱微壓入法，主要用于測量硬質(zhì)膜和耐磨薄鍍層的硬度。測得的硬度單位為GPa,與維氏硬度可換算維氏硬度單位HV和GPa換算：1GPa=102.04HV。

二、拉伸實(shí)驗(yàn)

拉伸試驗(yàn)是其中一種最常用的試驗(yàn)方法，用于測定試樣在受到軸向拉伸載荷后的行為。這些試驗(yàn)類型可在室溫或受控(加熱或制冷)條件下進(jìn)行，以確定材料的拉伸性能。

適用材料：金屬、塑料、彈性體、紙張、復(fù)合材料、橡膠、紡織品、粘合劑、薄膜等。

常見的拉伸試驗(yàn)結(jié)果：

最大載荷：最大載荷下的伸長

最大載荷做功：剛度

斷裂載荷：斷裂時的形變

斷裂做功：弦斜率

應(yīng)力：應(yīng)變

試驗(yàn)儀器：萬能試驗(yàn)機(jī)，高速試驗(yàn)機(jī)等。

三、壓縮試驗(yàn)

壓縮試驗(yàn)是一種常用于測定材料的壓縮負(fù)載或抗壓性的試驗(yàn)方法，同時也用于測定材料在受到一個特定的壓縮負(fù)載并保持一段設(shè)定時間后的恢復(fù)能力。壓縮試驗(yàn)用于測定材料在加載下的行為。此外也可測定一段時間內(nèi)材料在(恒定或遞增)載荷下可承受的最大應(yīng)力。

適用材料：金屬、塑料、彈性體、紙張、復(fù)合材料、橡膠、紡織品、粘合劑、薄膜等。

試驗(yàn)儀器：萬能試驗(yàn)機(jī)，高速試驗(yàn)機(jī)、壓縮試驗(yàn)機(jī)等。

注意事項(xiàng)：

（1）壓縮試驗(yàn)主要適用于脆性材料，如鑄鐵、軸承合金和建筑材料等；

（2）對于塑性材料，無法測出壓縮強(qiáng)度極限，但可以測量出彈性模量、比例極限和屈服強(qiáng)度等。

四、彎曲試驗(yàn)

彎曲試驗(yàn)是材料機(jī)械性能試驗(yàn)的基本方法之一，其測定材料承受彎曲載荷時的力學(xué)特性的試驗(yàn)。

適用材料：多種不同的材料，包括金屬、塑料、木材、層壓板、刨花板、清水墻、瓷磚和玻璃等。

試驗(yàn)儀器：萬能試驗(yàn)機(jī)，高速試驗(yàn)機(jī)。

應(yīng)用范圍：主要有三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲兩種加載荷方式，

（1）測定灰鑄鐵的抗彎強(qiáng)度

（2）測定硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度

（3）測量陶瓷材料、工具鋼的抗彎強(qiáng)度。

（4）檢測和比較表面熱處理層的質(zhì)量和性能。

（5）檢測材料在受彎曲載荷下作用下的性能。

五、沖擊試驗(yàn)

沖擊試驗(yàn)一般是確定軍用、民用設(shè)備在經(jīng)受外力沖撞或作用時產(chǎn)品的安全性、可靠性和有效性的一種試驗(yàn)方法。

適用材料：多種材料，高分子，復(fù)合材料，金屬，木材，陶瓷，玻璃，紡織品等等

試驗(yàn)儀器：沖擊試驗(yàn)機(jī)（擺錘式和落錘式）、手動沖擊試驗(yàn)機(jī)、半自動沖擊試驗(yàn)機(jī)、全自動沖擊試驗(yàn)機(jī)。

常用技術(shù)指標(biāo)：峰值加速度、脈沖持續(xù)時間、速度變化量（半正弦波、后峰鋸齒波、梯形波）和波形選擇。

六、疲勞試驗(yàn)

疲勞試驗(yàn)用以測定材料或結(jié)構(gòu)疲勞應(yīng)力或應(yīng)變循環(huán)數(shù)的過程。

疲勞是循環(huán)加載條件下，發(fā)生在材料某點(diǎn)處局部的、永久性的損傷遞增過程。

適用材料：多種材料，包括高分子，復(fù)合材料，金屬等。

試驗(yàn)儀器：電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)等

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