材料力學(xué)測試技術(shù)中的理論方法與實驗應(yīng)用

楊建奇

內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗職業(yè)技術(shù)教育中心學(xué)校

材料力學(xué)的性能測試技術(shù)是判斷材料可靠性的主要途徑，是建立計算機材料性能模擬數(shù)據(jù)庫的重要保證。對材料性能的測試技術(shù)和對材料從宏觀到微觀的不同層次的特征研究成為了現(xiàn)代材料學(xué)的重要組成部分[2]。材料作為工農(nóng)業(yè)最常用的物質(zhì)，其本身的使用性能是最重要的，特別是針對性的材料性能是在材料的使用過程中最需要的。材料性能的力學(xué)測試主要是為了了解材料的力學(xué)性能和影響其力學(xué)性能的關(guān)鍵因素，以此來達(dá)到充分發(fā)揮其力學(xué)作用的目的。

一、材料的力學(xué)性能測試的重要性

對材料性能和成分、機構(gòu)的測試分析是現(xiàn)代材料性能測試的主要內(nèi)容，在進行測試時，是通過宏觀的測試和微觀的觀察來分析與評價的，使得材料的性能和特點能夠被充分的發(fā)揮出來。材料的力學(xué)性能測試工作是運用材料進行設(shè)計和制造工藝的最基礎(chǔ)工作，也是研發(fā)新型產(chǎn)品的有力保證。材料的力學(xué)性能測試工作在材料研究和開發(fā)中起著至關(guān)重要的作用，在實際的生產(chǎn)工作中，研發(fā)新型材料，研究新得技術(shù)，并對新的材料性能進行測試和分析，得出新型材料重要數(shù)據(jù)，是生產(chǎn)、應(yīng)用、發(fā)展和創(chuàng)新的重要支持。

二、材料的力學(xué)性能測試作用

材料學(xué)的整體發(fā)展促進了現(xiàn)代社會各行業(yè)的快速發(fā)展，同時也給新型材料和技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)造了堅實的先決條件。材料的力學(xué)測試技術(shù)起源于材料學(xué)對于創(chuàng)新的需求，它的出現(xiàn)同時也促進了材料學(xué)的發(fā)展。對于我國目前的社會經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r而言，材料的力學(xué)性能測試技術(shù)能夠促進先進科學(xué)技術(shù)和設(shè)備的生產(chǎn)，使得生產(chǎn)、生活變得更加快捷、有效、準(zhǔn)確和經(jīng)濟實惠。

三、材料的力學(xué)性能測試技術(shù)

絕大部分的材料都是有一個動載荷的，但材料承受重復(fù)作用的在和運動時，即使是沒有超過材料的彈性極限甚至是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于彈性極限時，材料的狀態(tài)便有可能會被破壞，重復(fù)的作用力使材料的結(jié)構(gòu)或狀態(tài)發(fā)生變化，使材料疲勞。材料的疲勞致使材料發(fā)生斷裂，這是非常普遍的現(xiàn)象。

（1）應(yīng)力疲勞實驗技術(shù)

材料疲勞測試技術(shù)就是用以測定材料或者結(jié)構(gòu)的疲勞應(yīng)力的技術(shù)，疲勞是在循環(huán)的重復(fù)作用下發(fā)生在材料某處的永久性損傷，在該點進行重復(fù)的作用后，損傷會使材料斷裂。針對材料的疲勞疲勞試驗進行精確的分析，才能得出材料在實際生產(chǎn)、生活中的抗疲勞程度，并根據(jù)其抗疲勞程度進行系統(tǒng)的定位，充分的發(fā)揮出其功效。

（2）低周疲勞實驗技術(shù)

當(dāng)前社會不斷發(fā)展，工業(yè)技術(shù)也跟著不斷地進步，各種材料也在逐步的向著高溫、高壓等防線飛速發(fā)展，材料的使用條件和使用環(huán)境也變得越來越苛刻。特別是近些年來為了大幅度的提高產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品使用質(zhì)量，以增強其使用效果，材料在設(shè)計上逐漸有靜強度轉(zhuǎn)變成有限壽命的設(shè)計方式。這種設(shè)計方向表明了現(xiàn)代工業(yè)對材料的疲勞試驗和設(shè)計有著深刻的認(rèn)識，這也是近代工業(yè)的重點貢獻[3]。現(xiàn)代工業(yè)使用材料大部分都進入了塑性狀態(tài)，材料承受著高應(yīng)力，但卻是低循環(huán)，使用壽命較長。但在早期的工業(yè)活動中由于技術(shù)的落后，使得很多工程缺乏準(zhǔn)確的材料疲勞數(shù)據(jù)，經(jīng)常導(dǎo)致材料因疲勞而發(fā)生損壞。

對于工程材料而言，無論是鑄造過程中還是在使用過程中，材料的孔洞和凹槽出都是其應(yīng)力集中區(qū)。即使在材料設(shè)計時盡量的將應(yīng)力集中區(qū)設(shè)計在材料的彈性范圍內(nèi)，但過多的應(yīng)力集中還是會使材料進入塑性狀態(tài)。一些特殊用途的材料，為了減少材料的質(zhì)量，普遍進行有限壽命設(shè)計的設(shè)計，減少因材料破損所帶來的損失。材料在地循環(huán)的疲勞狀態(tài)下其特性會發(fā)生改變，研究材料的形變和塑性變形是材料的力學(xué)測試中非常具有工程意義的工作。

（3）材料的斷裂力學(xué)測試技術(shù)

在實際的生產(chǎn)生活中，任何材料都無法避免的產(chǎn)生缺陷，其中或是材料的結(jié)構(gòu)中固有的，或是在加工和使用中產(chǎn)生的，這些缺陷的擴展大大的降低了材料的承受力和使用壽命，影響了設(shè)備的運行，甚至使之失去效用[4]。通過材料的力學(xué)測試技術(shù)可以得到準(zhǔn)確的相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)其性質(zhì)進行適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，減少因其損壞造成的不必要損失。

結(jié)語：

現(xiàn)代主義市場經(jīng)濟的快速發(fā)展使得工業(yè)技術(shù)進行了大量變革，材料的力學(xué)測試技術(shù)和相關(guān)設(shè)備也是不斷更新?lián)Q代。隨著大量精密機械的產(chǎn)生，對材料的要求也逐漸變得苛刻起來[5]。使用力學(xué)試驗技術(shù)對材料進行力學(xué)測驗，特別是一些要求在高溫、低溫、腐蝕、高壓等環(huán)境中工作的材料進行測驗，能夠有效的減少不必要的損失，從而保證設(shè)備的整體安全性能。

[1]陳文哲.材料力學(xué)性能測試技術(shù)的進展與趨勢[J].理化檢驗(物理分冊),2010,02:102-109.

[2]王建國.材料力學(xué)性能測試與評價技術(shù)進展[J].工程與試驗,2010,S1:1-15-28.

[3]張段芹,劉建秀,褚金奎.低維納米材料的力學(xué)性能測試技術(shù)研究進展[J].微納電子技術(shù),2014,07:451-457.

[4]陳隆慶,趙明暤,張統(tǒng)一.薄膜的力學(xué)測試技術(shù)[J].機械強度,2011,04:413-429.

[5]許碩貴,張春才.骨科生物力學(xué)測試技術(shù)及其意義[J].生物醫(yī)學(xué)工程與臨床,2012,04:232-235.