淺析金屬材料力學(xué)性能測(cè)試中存在的不確定度

張贊平

（中國(guó)航發(fā)航空科技股份有限公司，四川 成都 610503）

自古以來(lái)，人們對(duì)金屬材料的都非常的重視，遠(yuǎn)古人類對(duì)金屬的使用標(biāo)志的人類的進(jìn)步邁入到新的時(shí)代，人來(lái)學(xué)會(huì)使用和制作金屬，使得人來(lái)開始走向統(tǒng)治地位［1］。古代戰(zhàn)爭(zhēng)中，更是把金屬的使用達(dá)到了極致，各種兵器的制造軍事由金屬制成，甚至古代生活中的各種器具都是由金屬制成。隨著人類的進(jìn)步金屬材料的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，從古代的珍惜材料，到現(xiàn)在的到處可見，金屬材料經(jīng)歷一代代智慧人類的創(chuàng)新和改革，現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。從民事工程到軍事工程，金屬材料均發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，這更加加深了人們對(duì)金屬材料的重視程度，使得人們不得不對(duì)金屬材料的力學(xué)性能做更加深刻的測(cè)試和了解。

1 探討金屬材料力學(xué)性能的重要性

無(wú)論是人類的生產(chǎn)和生活，都對(duì)金屬材料有較大的需求，不同的金屬材料也有著不同的特性，有的堅(jiān)硬無(wú)比，可用于支撐、預(yù)防撞擊的材料。有的則是易彎曲，可用于日常固定。有的則是導(dǎo)電性能良好，用于日常供電。有的則是輕盈堅(jiān)硬，可用于精密儀器的制作。生活中方方面面均有金屬，這也使得金屬成為人來(lái)不可分割的一部分。它不僅代表著人類的進(jìn)步，更代表著人類的文明。

（1）金屬材料在軍事工程中的應(yīng)用

軍事是一個(gè)國(guó)家的強(qiáng)國(guó)之本，世界各國(guó)對(duì)軍事的重視程度可想而知。隨著科技的發(fā)展，軍事開始步入工業(yè)化進(jìn)程，這使得軍事發(fā)展對(duì)金屬材料的應(yīng)用量越來(lái)越多。軍事工程的建立、武器設(shè)備的制造均需要金屬材料的參與。軍需物品對(duì)金屬材料的性能要求極高。例如，坦克裝甲的硬度，是評(píng)價(jià)坦克性能強(qiáng)弱的重要因素；導(dǎo)彈金屬材料的腐繡，可直接影響其威力，從而影響戰(zhàn)爭(zhēng)的走勢(shì)。對(duì)制備軍事物資所需的金屬材料進(jìn)行有效的力學(xué)性能測(cè)試可有效了解軍需物資的質(zhì)量和威力效果，從而能夠更好的發(fā)揮其最大威力。

（2）金屬材料在生活中的應(yīng)用

生活中利用金屬材料的案例隨處可見，剪刀、錘子等生活中最常用的生活用品，就充分利用了金屬材料的力學(xué)性能。不同的生活用品對(duì)金屬材料的力學(xué)性能要求不同，剪刀、錘子等主要是要求其堅(jiān)硬度，而菜刀等除了要要求其堅(jiān)硬度外，還要要求其抗腐蝕能力。一些金屬綁線則更多要求其柔軟和耐磨性。這些案例足以證明金屬材料對(duì)人們的生活產(chǎn)生極其重要的作用，不僅能夠方便人們的生活，對(duì)人們的方方面面都產(chǎn)生了重要的影響。

（3）金屬材料在生產(chǎn)中的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，溫室大棚的建造，需要鋼鐵骨架的支撐。各種農(nóng)用機(jī)械的制造更是多用于金屬制造，從而達(dá)到其耐用的效果和要求。工業(yè)生產(chǎn)中，無(wú)論是廠棚骨架、還是機(jī)械產(chǎn)品均需要金屬材料的參與?？梢哉f(shuō)當(dāng)前人們的生活生產(chǎn)均離不開金屬材料的參與。

2 幾種常見的金屬力學(xué)性能測(cè)試存在的不確定因素

當(dāng)前用于測(cè)定金屬力學(xué)性能測(cè)試方法有很多，形式也是各不相同。這主要是由于人們對(duì)金屬的用途較為廣泛，不同領(lǐng)域?qū)饘俨牧媳旧硖匦缘囊笠哺鞑幌嗤?，從而產(chǎn)生了對(duì)金屬材料性能的各種檢測(cè)方法。通過(guò)歸納和總結(jié)，最常見的檢測(cè)方法可分為四大類，即按壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲和沖擊。

（1）拉壓操作不確定因素

按壓操作作為最常見的一種測(cè)試金屬力學(xué)性能測(cè)試的方式，經(jīng)常被人們運(yùn)用。按壓操作的基本方法簡(jiǎn)單[2]。主要是運(yùn)用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)金屬進(jìn)行加壓，通過(guò)一定方式來(lái)觀察金屬的內(nèi)力變化，過(guò)程中要記錄金屬自身產(chǎn)生變化的細(xì)節(jié)，開裂的時(shí)間等。影響金屬性能的最關(guān)鍵因素取決于其均勻性，只有金屬的均勻性好，才能保證金屬的性能良好，減少內(nèi)應(yīng)力，最大強(qiáng)度發(fā)揮金屬的特性。

（2）扭轉(zhuǎn)操作不確定因素

扭轉(zhuǎn)操作測(cè)試金屬力學(xué)性能多用于軸承材料等相關(guān)金屬上。軸承材料不僅在車具上應(yīng)用廣泛，在工業(yè)流水線上也是發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。用該種方法測(cè)試軸承等金屬材料的力學(xué)特性非常有必要。明確軸承最大能后承受的扭轉(zhuǎn)力，更有利于明確軸承的使用情況和使用范圍，增加安全系數(shù)，方便人們生活。測(cè)試方法主要是采用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)對(duì)金屬材料進(jìn)行扭轉(zhuǎn)測(cè)試。期間記錄金屬材料的變化情況。對(duì)于金屬力學(xué)性能的扭轉(zhuǎn)測(cè)試中，主要是要測(cè)試其金屬式樣的形狀和同軸度。金屬式樣的形狀主要影響的是金屬的外力性能，而同軸度則主要影響的是金屬的內(nèi)力性能。

（3）彎曲操作不確定因素

彎曲操作測(cè)試金屬力學(xué)性能主要體現(xiàn)在軍事中比較多，金屬材料在爆炸時(shí)承受沖擊波的能力，也就是金屬本身的抗彎曲能力。金屬的抗彎曲能力受到兩方面因素的影響。第一個(gè)就是溫度，金屬在不同外界溫度條件下，抗彎曲能力不同。高溫會(huì)降低金屬的抗彎曲能力，這也是在軍事中最被常用的特性之一，也是金屬材料生產(chǎn)中應(yīng)用的原理之一。低溫條件下，金屬會(huì)變脆，而不易彎曲，導(dǎo)致有些金屬材料受力后直接折斷。因此在生產(chǎn)中，常常利用金屬的這種特性來(lái)進(jìn)行一定的操作，達(dá)到生產(chǎn)的不同目的。第二個(gè)就是其夾持方式，夾持方式不同，金屬的抗彎曲能力也不同。

（4）沖擊操作不確定因素

沖擊操作測(cè)試金屬力學(xué)性能也是在軍事中應(yīng)用較多，軍事中，炮彈的爆炸、子彈的沖擊，對(duì)金屬材料都會(huì)達(dá)到?jīng)_擊的效果。在軍用金屬材料的設(shè)計(jì)上，人們基本是通過(guò)改變沖擊接觸的面積和改變金屬性質(zhì)來(lái)達(dá)到其抗沖擊能力，最終增加安全性能。沖擊的接觸面積越大，金屬的抗沖擊能力越強(qiáng)。改變金屬微觀粒子排列更是可以增加其抗沖擊能力。軍事材料中，容易受到攻擊的部分，采用特殊改造的金屬材料，有利于使其更加耐沖擊，從而增加其壽命和安全性能。

3 對(duì)金屬材料力學(xué)性能的認(rèn)識(shí)

金屬材料力學(xué)性能的好壞，很大程度取決于金屬材料本身的特性和品質(zhì)。無(wú)論是金屬材料本身的均勻度、夾持方式等，還是測(cè)試時(shí)的外界溫度條件對(duì)金屬材料力學(xué)性能都有著極大的影響。當(dāng)前的生產(chǎn)和生活中，對(duì)金屬材料的需求程度高度增加，這使得人們對(duì)金屬材料的力學(xué)性能不得不加深了解和認(rèn)識(shí)，才能更加正確的選擇和使用金屬材料［3］。

選擇一個(gè)好的金屬材料，不僅關(guān)乎我們身邊的生產(chǎn)生活，更關(guān)乎人們的日常方便程度和出行安全，甚至關(guān)乎一場(chǎng)軍事戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利和一個(gè)國(guó)家的生死存亡。了解和掌握金屬材料的力學(xué)性能，能夠有效促進(jìn)工業(yè)和軍事的快速發(fā)展，更能增加人們生活的幸福指數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

金屬材料的力學(xué)性能存在這多種不確定度，對(duì)金屬材料力學(xué)性能的這些不確定度進(jìn)行測(cè)試，可以有效了解和掌握金屬本身的特性，明確金屬材料的使用范圍，使得金屬材料更加方便的為文人類無(wú)服務(wù)，造福人類。