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材料力学性能实验知识大汇总

来源：时间：2022-08-10 17:44:05 浏览：2930次

材料力学性能试验是指材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征，材料力学性能试验可分为静力试验和动力试验两大类。

静力试验包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、剪切试验、扭转试验、硬度试验、蠕变试验、高温持久强度试验、应力松弛试验、断裂韧性试验（见断裂力学分析）等。

动力试验包括冲击试验、疲劳试验(见疲劳；强度)等。

一、硬度实验

硬度：衡量材料软硬程度的一种性能。其物理意义随试验方法不同而不同。

试验方法分为三种：

划痕（刻划）硬度法：表征材料切断强度的大小；

回跳硬度法：表征材料弹性变形功的大小；

压入硬度法：表征材料塑性变形抗力及应变硬化能力。

洛氏硬度：洛氏硬度是一个无纲量的力学性能指标，其最常用的硬度标尺有A、B、C、R、M、L等，通常记作HRA、HRB、HRC等，其表示方法为硬度数据+硬度符号，如50HRC。

维氏硬度：维氏硬度通常表示如下：600HV30/20，V前面的数值为硬度值，后面则为试验力，如果试验力保持时间不是通常的10-15秒，还需在试验力值后标注保持时间。

布氏硬度：布氏硬度的符号用 HBS或HBW表示。适用于铸铁、非铁合金、各种退火及调质的钢材，不宜测定太硬、太小、太薄和表面不允许有较大压痕的试样或工件。

邵氏硬度：邵氏硬度的单位是“度”，其描述方法分A、D两种，分别代表不同的硬度范围，邵氏A硬度计的量程是0-100HA，邵氏D硬度计的量程是0-100HD.以读数为准。

努氏硬度：努氏硬度（符号HK）是通过将试验力除以压痕投影面积A (mm2)所计算的值，该面积根据在试验力F通过按压长菱形金刚石压头(相对边角为172˚30'和130˚)在标准片上形成的压痕的较长对角线长度d (mm)计算。

纳米压痕：又称微压入法，主要用于测量硬质膜和耐磨薄镀层的硬度。测得的硬度单位为GPa,与维氏硬度可换算维氏硬度单位HV和GPa换算：1GPa=102.04HV。

二、拉伸实验

拉伸试验是其中一种最常用的试验方法，用于测定试样在受到轴向拉伸载荷后的行为。这些试验类型可在室温或受控(加热或制冷)条件下进行，以确定材料的拉伸性能。

适用材料：金属、塑料、弹性体、纸张、复合材料、橡胶、纺织品、粘合剂、薄膜等。

常见的拉伸试验结果：

最大载荷：最大载荷下的伸长

最大载荷做功：刚度

断裂载荷：断裂时的形变

断裂做功：弦斜率

应力：应变

试验仪器：万能试验机，高速试验机等。

三、压缩试验

压缩试验是一种常用于测定材料的压缩负载或抗压性的试验方法，同时也用于测定材料在受到一个特定的压缩负载并保持一段设定时间后的恢复能力。压缩试验用于测定材料在加载下的行为。此外也可测定一段时间内材料在(恒定或递增)载荷下可承受的最大应力。

适用材料：金属、塑料、弹性体、纸张、复合材料、橡胶、纺织品、粘合剂、薄膜等。

试验仪器：万能试验机，高速试验机、压缩试验机等。

注意事项：

（1）压缩试验主要适用于脆性材料，如铸铁、轴承合金和建筑材料等；

（2）对于塑性材料，无法测出压缩强度极限，但可以测量出弹性模量、比例极限和屈服强度等。

四、弯曲试验

弯曲试验是材料机械性能试验的基本方法之一，其测定材料承受弯曲载荷时的力学特性的试验。

适用材料：多种不同的材料，包括金属、塑料、木材、层压板、刨花板、清水墙、瓷砖和玻璃等。

试验仪器：万能试验机，高速试验机。

应用范围：主要有三点弯曲和四点弯曲两种加载荷方式，

（1）测定灰铸铁的抗弯强度

（2）测定硬质合金的抗弯强度

（3）测量陶瓷材料、工具钢的抗弯强度。

（4）检测和比较表面热处理层的质量和性能。

（5）检测材料在受弯曲载荷下作用下的性能。

五、冲击试验

冲击试验一般是确定军用、民用设备在经受外力冲撞或作用时产品的安全性、可靠性和有效性的一种试验方法。

适用材料：多种材料，高分子，复合材料，金属，木材，陶瓷，玻璃，纺织品等等

试验仪器：冲击试验机（摆锤式和落锤式）、手动冲击试验机、半自动冲击试验机、全自动冲击试验机。

常用技术指标：峰值加速度、脉冲持续时间、速度变化量（半正弦波、后峰锯齿波、梯形波）和波形选择。

六、疲劳试验

疲劳试验用以测定材料或结构疲劳应力或应变循环数的过程。

疲劳是循环加载条件下，发生在材料某点处局部的、永久性的损伤递增过程。

适用材料：多种材料，包括高分子，复合材料，金属等。

试验仪器：电液伺服疲劳试验机等

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