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材料力學性能實驗知識大匯總

來源：時間：2022-08-10 17:44:05 瀏覽：8576次

材料力學性能試驗是指材料在不同環境（溫度、介質、濕度）下，承受各種外加載荷（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉、沖擊、交變應力等）時所表現出的力學特征，材料力學性能試驗可分為靜力試驗和動力試驗兩大類。

靜力試驗包括拉伸試驗、壓縮試驗、彎曲試驗、剪切試驗、扭轉試驗、硬度試驗、蠕變試驗、高溫持久強度試驗、應力松弛試驗、斷裂韌性試驗（見斷裂力學分析）等。

動力試驗包括沖擊試驗、疲勞試驗(見疲勞；強度)等。

一、硬度實驗

硬度：衡量材料軟硬程度的一種性能。其物理意義隨試驗方法不同而不同。

試驗方法分為三種：

劃痕（刻劃）硬度法：表征材料切斷強度的大小；

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變硬化能力。

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

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

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、各種退火及調質的鋼材，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硬度計的量程是0-100HA，邵氏D硬度計的量程是0-100HD.以讀數為準。

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

納米壓痕：又稱微壓入法，主要用于測量硬質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、拉伸實驗

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

適用材料：金屬、塑料、彈性體、紙張、復合材料、橡膠、紡織品、粘合劑、薄膜等。

常見的拉伸試驗結果：

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

應力：應變

試驗儀器：萬能試驗機，高速試驗機等。

三、壓縮試驗

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

適用材料：金屬、塑料、彈性體、紙張、復合材料、橡膠、紡織品、粘合劑、薄膜等。

試驗儀器：萬能試驗機，高速試驗機、壓縮試驗機等。

注意事項：

（1）壓縮試驗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，無法測出壓縮強度極限，但可以測量出彈性模量、比例極限和屈服強度等。

四、彎曲試驗

彎曲試驗是材料機械性能試驗的基本方法之一，其測定材料承受彎曲載荷時的力學特性的試驗。

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。

試驗儀器：萬能試驗機，高速試驗機。

應用范圍：主要有三點彎曲和四點彎曲兩種加載荷方式，

（1）測定灰鑄鐵的抗彎強度

（2）測定硬質合金的抗彎強度

（3）測量陶瓷材料、工具鋼的抗彎強度。

（4）檢測和比較表面熱處理層的質量和性能。

（5）檢測材料在受彎曲載荷下作用下的性能。

五、沖擊試驗

沖擊試驗一般是確定軍用、民用設備在經受外力沖撞或作用時產品的安全性、可靠性和有效性的一種試驗方法。

適用材料：多種材料，高分子，復合材料，金屬，木材，陶瓷，玻璃，紡織品等等

試驗儀器：沖擊試驗機（擺錘式和落錘式）、手動沖擊試驗機、半自動沖擊試驗機、全自動沖擊試驗機。

常用技術指標：峰值加速度、脈沖持續時間、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

疲勞試驗用以測定材料或結構疲勞應力或應變循環數的過程。

疲勞是循環加載條件下，發生在材料某點處局部的、永久性的損傷遞增過程。

適用材料：多種材料，包括高分子，復合材料，金屬等。

試驗儀器：電液伺服疲勞試驗機等

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