材料力学性能测试与评价技术进展

【摘要】对材料进行力学性能测试和评价主要是为了货值和了解材料的主要成分、组织结构和性能，以及三者之间内在的联系。材料力学性能的测试作为测试项目中最重要的内容，与当前的测试技术和评价技术水平有很大关系。文中简单介绍了材料测试和评价的概念，并对其存在的作用做了说明，深入研究了材料力学测试与评价技术当前发展水平，希望对该项技术的进步起到一些推动作用。

【关键词】材料力学；测试技术；评价技术

引言

对材料展开力学测试和评价是获得材料性能的主要途径，在实际的工作中往往通过计算机对需要测试的材料进行模拟和建立相关的数据库，但是在测试和评价的过程中经常遇到技术和实验都无法解决的问题，使得材料性能的测试工作难以顺利的进行，因此开展材料力学性能测试和评价技术的研究就显得尤为重要。

1. 材料力学性能测试与评价技术的概述

现代材料性能测试和评价的基本内容包含了对性能、主要成分以及显微关系的分析，在材料测试工作中，技术人员通过科学的手段对材料的个性性能进行测试和评价，确定其结构形式，为确定该材料的用途提供可靠的依据。对材料性能的测试和分析，需要通过宏观角度理解和微观角度观察，分析两者之间的内在关系作出准确评价，这也是对材料成分的全面阐释。材料力学的测试与评价是连接材料设计与制造工艺的直接桥梁。

2. 材料力学性能测试与评价技术的作用

现代工业和制造业取得的成果在很大程度上得益于材料力学性能测试和评价技术的整体性进步，它推动了近代工艺的发展，促进了现代各行各业的进步，而这一系列的成果丰富了材料力学测试和评价技术的创新理论，从当前的实际生产中可以发现，材料性能测试和评价的创新成果往往在先进的科学技术和先进的生产设备中有所体现，并为材料性能评价工作的准确可靠、安全经济提供了可能。

材料科学的发展对新材料的出现产生了巨大的促进作用，新材料研究人员在实际工作中通过制定新的技术标准，测试现有材料的新性能来获取新的产品，新的技术标准主要是对现有材料的物理性能和化学性能进行控制，因此新材料研究人员将材料力学性能测试与评价技术称之为新材料诞生的基础[1]。

3.材料力学测试和评价技术的发展

材料力学的性能基本含义是在一定的条件下，将其中的某一个条件加以改变，材料发生变化之后产生的效应。一般情况下，测试材料力学的性能需要建立力和位移的线性函数来体现其中的关系，如果建立的函数为线性关系，则函数的线性常数为材料的力学性能，如果建立的函数关系未呈现出线性关系，则材料的力学性能应该应高阶常数来表示[2]。从材料力学性能测试和评价技术的发展历程来看，人们对材料力学的认识从简单到复杂，从宏观到微观，在这个不断加深认识的过程中，材料力学的评价技术也不断的提高和完善，例如：计算机技术、微电子技术以及控制技术等。

3.1 静态力学性能测试

材料的静态力学性能测试最早出现在17世纪，当时的技术人员对材料力学的认识仅仅局限在静态强度概念上，对力学性能的评价也只有抗拉强度，但是无论何时，只有材料的静强度达到设计要求时，才能考虑材料的其他工艺性。

3.2 动态力学性能测试技术

第一、应力疲劳试验技术。应力疲劳试验技术是为了准确获知材料用在实际生活中的抗疲劳程度，进而得出准确的数据。应力疲劳最初源于海上运动，是材料、零件和结构件对疲劳破坏的抗力。 在规定的循环应力幅值和大量重复次数下，材料所能承受的最大交变应力， 在现代学科中应力疲劳试验技术是材料力学试验的重点内容。

第二、低周疲劳试验技术。随着工业技术的不断发展，材料逐渐被用于高速、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整体性能和质量，增加作战能力，因此将材料的静强度转变为装备的有限寿命，这也从另一个角度说明了材料的疲劳试验对材料的应用安全有着重要的影响。在实际的应用中由于设备应力最集中部位的材料处于一种塑性状态，并且保持着低循环高应力的规律，如果这种情况出现在很早之前，那么工程设计就会因为缺乏实际数据，结构和寿命往往难以达到设计的要求。

在航空零部件的设计中，为了减轻材料的重量常常采用有限寿命设计，是材料进入塑性变形状态，通过分析航空事故，发现多数事故是因为零部件的疲劳破坏太大使其出现低周疲劳破坏，因此对材料开展低周疲劳试验对航空工业的发展具有重要的现实意义。

3.3 断裂力学测试技术

从材料的实际应用中可以发现无论何种工程构件，都有可能出现与裂纹类似的缺陷，有的是材料固有的特性，有的则是在加工过程中造成的，这些缺陷的存在会大大降低材料的承载力，因此对材料力学性能开展断裂力学测试可以准确获知材料的断裂性质，为制定防范措施提供依据[3]。

4.材料力学性能测试和评价技术的展望

工程设备的大多数零部件都是处在较为复杂的工作环境中，并且结合当前工业发展的趋势分析，未来工程设备对材料力学的性能要求更高。随着计算机技术和控制技术的应用和发展，使得材料力学性能在极其恶劣环境中的测试成为现实，这种模拟性的试验可以融入高温、低温、高速、高压及腐蚀等环境，这些测试技术的成功应用为准确评价材料力学性能提供坚实基础，同时也为设计人员提供了可靠的数据，对提高设备的整体性能有着极为重要的作用。

随着材料性能测试与评价技术的发展，新型材料不断问世，新的测试设备不断更新，把测试技术推向一个更高的台阶，现代测试技术正朝着智能化，小型化和具体化发展。先进的测试技术，正在推动着航天、汽车制造业及桥梁、房屋等建筑业的革新。随着人类的探索和努力，相信在不久的将来，材料力学性能测试和评价技术将会在人类社会发展中写下辉煌的一页！

5. 结束语

工业技术的发展和材料科学的进步，为材料力学性能测试和评价技术的革新提供了可能，随着新测试技术和方法的出现，将现代材料测试水平推到了全新的高度，从科学技术的微型化发展趋势来看，现代材料的测试设备也向着小型化、模块化和智能化发展。虽然利用计算机建立相关的数据库可以直接得出材料的性能特征，但是材料力学性能测试是获得可靠数据的唯一途径，因此在未来的发展中，材料力学性能测试技术依然有着重要的地位。

【参考文献】

[1]孙虹，孙叶楠，徐红阳. 材料力学性能测试与评价技术进展[J]. 黑龙江科技息，2012，35：22.

[2]陈文哲. 材料力学性能测试技术的进展与趋势[J]. 理化检验，2010，02：102-109.

[3]张段芹，刘建秀，褚金奎. 低维纳米材料的力学性能测试技术研究进展[J]. 微纳电子技术，2014，07：451-457.