材料力學(xué)性能綜合實驗-測試原理

1、實驗一材料力學(xué)性能綜合實驗第一部分材料力學(xué)性能及測試原理材料的使用性能包括物理、化學(xué)、力學(xué)等性能。對于用于工程中作為構(gòu)件和零件的結(jié)構(gòu)材料，人們最關(guān)心的是它的力學(xué)性能。力學(xué)性能也稱為機(jī)械性能。任何材料受力后都要產(chǎn)生變形，變形到一定程度即發(fā)生斷裂。這種在外載作用下材料所表現(xiàn)的變形與斷裂的行為叫力學(xué)行為，它是由材料內(nèi)部的物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定的，是材料固有的屬性。同時環(huán)境如溫度、介質(zhì)和加載速率對于材料的力學(xué)行為有很大的影響。因此材料的力學(xué)行為是外加載荷

2、與環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。材料力學(xué)性能是材料抵抗外加載荷引起的變形和斷裂的能力。材料的力學(xué)性能通過材料的強(qiáng)度、剛度、硬度、塑性、韌性等方面來反映。定量描述這些性能的是力學(xué)性能指標(biāo)。力學(xué)性能指標(biāo)包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率、截面收縮率、沖擊韌性、疲勞極限、斷裂韌性等。這些力學(xué)性能指標(biāo)是通過一系列試驗測定的。實驗包括靜載荷試驗、循環(huán)載荷試驗、沖擊載荷試驗以及裂紋擴(kuò)展試驗。其中靜載荷拉伸試驗是測定大部分材料常用力學(xué)性能指標(biāo)的通用辦法。力學(xué)指

3、標(biāo)的測定要依據(jù)統(tǒng)一的規(guī)定和方法進(jìn)行，這就是國家標(biāo)準(zhǔn)。比如國家標(biāo)準(zhǔn)GB228－87是金屬材料拉伸試驗標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)這個標(biāo)準(zhǔn)，可以測定金屬的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率、截面收縮率等力學(xué)性能指標(biāo)。其它材料如高分子材料、陶瓷材料及復(fù)合材料力學(xué)性能也應(yīng)采用各自的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定。拉伸試驗的條件是常溫、靜荷、軸向加載，即拉伸實驗是在室溫下以均勻緩慢的速度對被測試樣施加軸向載荷的試驗。試驗一般在材料試驗機(jī)上進(jìn)行。拉伸試樣應(yīng)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)制作。進(jìn)行單拉試驗時

4、，外力必須通過試樣軸線以確保材料處于單向拉應(yīng)力狀態(tài)。試驗機(jī)的夾具、萬向聯(lián)軸節(jié)和按標(biāo)準(zhǔn)加工的試樣以及準(zhǔn)確地對試樣的夾持保證了試樣測量部分各點(diǎn)受力相等且為單向受拉狀態(tài)。試樣所受到的載荷通過載荷傳感器檢測出來，試樣由于受外力作用產(chǎn)生的變形可以借助橫梁位移反映出來，也可以通過在試樣上安裝引伸計準(zhǔn)確的檢測出來。如果沒有更多的測試要求，一般試驗均利用橫梁位移代表試樣的伸長，在試驗過程中自動記錄被測試件的拉伸曲線。拉伸曲線即P－ΔL曲線是觀察材料的拉

5、伸過程、描述材料的力學(xué)性能最好圖1兩種材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線強(qiáng)化階段（BC）：過了屈服階段B點(diǎn)，力又開始增加，曲線又開始上升，表明材料要繼續(xù)變形，載荷就必須要不斷增加。這說明金屬有一種阻止塑性變形的抗力，這種抗力被稱為形變強(qiáng)化。如果在這個階段卸載，彈性變形將隨之消失，而塑性變形將永遠(yuǎn)保留下來，其卸載路徑與彈性階段平行。卸載后若重新加載，加載線仍與彈性階段平行，并且重新加載后不再出現(xiàn)屈服現(xiàn)象，而材料的彈性階段加長、屈服應(yīng)力明顯提高，這種現(xiàn)象稱