材料力学性能测试技术研究进展

材料力学性能测试技术研究进展

孔日汉

广东省陆河县质量技术监督检测所广东汕尾516700

摘要：在人类漫长的发展过程中，材料力学性能测试技术已经发生了很大的改革，以此为基础，现代的材料力学性能测试技术已经日趋成熟，并广泛用于材料测试中。然而，为了更好地了解材料性能、机构、成分及其之间的联系，充分提高材料使用的效果，材料力学性能测试技术仍需提高。在此形势下，本文将对材料力学性能测试技术的概要和作用进行简单了解，然后对材料力学性能测试技术研究方向及其发展进程进行探索，以期能够为提高材料力学性能测试水平提供有效的参考依据。

关键词：材料力学；性能测试；技术研究

材料力学性能测试作为了解材料成分、性能以及组织结构的一种技术，不仅有助于加强人们对材料的了解，还能够提高人们是对材料使用的效果。而在材料力学性能测试中，其测试质量与测试技术具有直接性的联系，而材料力学性能测试作为材料性能数据唯一的获取途径，提高材料力学测试技术水平具有很大的必要性和可行性。近年来，随着人们对材料力学性能和使用性能研究的深入，促进材料力学性能测试技术理论、方法和设备迅速发展，为材料力学性能测试技术的提高提供了良好的基础条件。

一、材料力学性能测试技术概要

材料作为一种用处较多的物质，其本身所具有的性能、零部件在运行或者使用过程中所承受的力、温度、能量等作用，是材料使用性能和经济性的重要依据，材料力学性能测试技术的目的就是为了了解材料的成分、性能、组织结构及其之间的关联，是人们能够有效的使用材料。因此，在现代材料性能测试中，其内容主要包含技术人员对测试材料的性能、成分和其显微关系的分析，技术人员采用科学的手段测试材料的个性性能，然后确定材料的结构形式，从而为材料用途的确定提供可靠的参考依据。除此之外，还需要通过微观角度和宏观角度对材料力学性能进行观察测试，并准确分析出两者之间存在的内在联系，全面阐释材料成分。因此说，材料力学性能测试技术是材料使用和设计、制造之间连接桥梁。

二、材料力学性能测试技术的作用

材料力学性能测试技术的进步在很大程度上促进了现代工业和制造业的发展，同时也促进了现代各行各业的进步。在现代科技技术发展中，材料力学性能测试技术也取得了很大的进展，同时也对材料的性能的要求有所提高，从而促进了材料科学的革新。材料科学的发展推动着新材料的产生，然后材料力学性能测试技术人员在工作中对新材料制定新的技术标准，控制材料的化学性能和物理性能，同时根据对新材料的力学性能测试来促进新产品的产生，从而使材料科学为人们的生活、生产等方面提供方便。就材料力学性能测试技术的实际情况而言，其作用主要体现在一下几个方面。

在实际研究过程中，例如复合材料、陶瓷材料、聚合材料纳米材料、薄膜材料和超级合金等新材料的研制，导致材料的使用程序更加复杂；对于卫星、火箭、飞机、热核反应发电站以及高温燃气轮机等新产品，对材料的性能及其使用条件提出更高的要求，如超低温、真空、超高压、超辐射、超高纯、耐腐蚀等条件，这些条件需要材料力学性能检测技术必须进行创新发展，实现材料使用的准确可靠性和安全经济性。

在航空材料方面，其对材料的强度、刚度、耐腐蚀度以及耐疲劳度等方面要求较高，还需要材料使用寿命足够长，能够进行反复使用，从而保证使用过程中的安全可靠性，这就导致航空材料力学性能测试十分复杂。在航空零部件中，经常会出现疲劳断裂的现象，其中有90%以上的零部件失效由于高温，对飞机及其发动机的可靠性和寿命具有很大的制约作用，航空零部件的破坏有90%以上是来源于疲劳，如飞机的起落架、梁、框、以及发动机的涡轮、叶片等大多都由于工作环境中复杂性以及频繁启动、停机等因素导致疲劳失效。

在飞机结构材料方面，正在研究材料在接近使用条件下疲劳断裂行为，包括过载效应、随机加载、多轴向加载以及温度、介质、表面状态的综合影响等。在发动机材料方面，着重研究材料的低周疲劳、热疲劳、蠕变/疲劳交互作用和腐蚀疲劳等。在试验技术方面，要采取宏观与微相结合的形式探索材料中疲劳裂纹的萌生、扩展和断裂的全过程。不仅要解决工程中的疲劳失效问题，而且要做材料的定寿和零部件的延寿工作，以便在新机型设计、老机延寿与失效分析中发挥更大的作用。

三、材料力学性能测试技术发展方向

材料力学性能的基本含义是将材料的某一个条件在一定的条件下发生改变之后材料发生的变化以及变化后的效应。通常情况下，材料力学性能的测试会通过力和位移的线性函数来将其之间的关系体现出来。通过对材料力学性能测试技术发展历程的观察，可以发现人们对材料力学从宏观到微观、从简单到复杂的认识过程，而材料力学性能测试技术的发展方向也逐渐深入化。

1、静态力学性能测试技术

在17世纪初，人们对材料力学的认识尚在静态强度的概念上，而材料静态力学性能测试就出现于那个时期。在静态力学性能测试中，技术人员对对力学性能的测试也较为单一，只有抗拉强度。但是无论在什么时代，只有确保材料的静态强度符合设计标准，才能对材料的工艺性、使用性能进行考虑。

2、动态力学性能测试技术

在动态力学性能测试中，主要包括应力疲劳试验和低周疲劳试验。在应力疲劳试验中，其目的主要是为了获取材料在实际应用中的抗疲劳程度，对材料在一定的循环应力幅值情况下，能够承受的最大交变应力，然后得出准确的数据，将其应用于零件结构抗疲劳力中。在现代材料科学中，应力疲劳试验技术是不可缺少的重点内容。对于低周疲劳试验，其主要是对材料在不同环境的使用效果的分析。近年来，工业技术获得了迅速的发展，很多材料在高温、高速、高压等环境中的应用越来越多，为了保证材料的使用寿命。一般情况下，把材料的静强度转化为有效地寿命，其大多数用于武器装备的制造中，为了保证材料的使用寿命，逐渐被用于高速、高温以及高压环境当中。材料的有限寿命设计多数被用于战争时期，主要是为了提高武器装备的质量和整体性能，提高其作战能力，因此材料低周疲劳试验在材料应用安全方面也具有一定的影响。

3、断裂力学测试技术

在材料的实际应用中，由于加工技术工艺缺陷或者材料本身具有特性，无论什么材质的零件，都有可能发生裂纹之类的缺陷，在一定程度上降低了材料的承载力。因此，在材料力学性能测试中，断裂力学测试是必不可少的一部分，其主要是为了了解材料准确的断裂性能，在材料使用过程中有利于制定有效的防范措施。

四、结束语

总而言之，材料的力学性能对材料的使用效果具有着重要的作用，而有效的材料力学性能测试是其的有效保障。因此，我们要根据现代工业的发展状况，提高材料力学性能测试的准确性，优化材料的使用效果，从而有效促进材料力学性能检测技术的发展，推动材料科学的进步。

参考文献：

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