力學(xué)仿真基礎(chǔ)：材料力學(xué)性能試驗(yàn)介紹（內(nèi)附高清動(dòng)圖）

材料力學(xué)性能又稱機(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。

—— 材料力學(xué)性能試驗(yàn)簡(jiǎn)介 ——

拉伸試驗(yàn)是其中一種最常用的試驗(yàn)方法,用于測(cè)定試樣在受到軸向拉伸載荷后的行為。這些試驗(yàn)類型可在室溫或受控(加熱或制冷)條件下進(jìn)行,以確定材料的拉伸性能。

適用材料:

金屬、塑料、彈性體、紙張、復(fù)合材料、橡膠、紡織品、粘合劑、薄膜等。

常見的拉伸試驗(yàn)結(jié)果:

試驗(yàn)儀器:萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),高速試驗(yàn)機(jī)等

圖一 金屬鋁拉伸強(qiáng)度

部分測(cè)試標(biāo)準(zhǔn):

GB/T 6397-1986《金屬拉伸試驗(yàn)試樣》

ASTM D3039-76用于測(cè)定高模量纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料面內(nèi)拉伸性能

ASTM D638用于測(cè)定試件的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量

壓縮試驗(yàn)是一種常用于測(cè)定材料的壓縮負(fù)載或抗壓性的試驗(yàn)方法,同時(shí)也用于測(cè)定材料在受到一個(gè)特定的壓縮負(fù)載并保持一段設(shè)定時(shí)間后的恢復(fù)能力。壓縮試驗(yàn)用于測(cè)定材料在加載下的行為。此外也可測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)材料在(恒定或遞增)載荷下可承受的最大應(yīng)力。

適用材料:

金屬、塑料、彈性體、紙張、復(fù)合材料、橡膠、紡織品、粘合劑、薄膜等。

試驗(yàn)儀器:萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),高速試驗(yàn)機(jī)、壓縮試驗(yàn)機(jī)等

圖二 壓縮實(shí)驗(yàn)演示

注意事項(xiàng):

(1)壓縮試驗(yàn)主要適用于脆性材料,如鑄鐵、軸承合金和建筑材料等;

(2)對(duì)于塑性材料,無(wú)法測(cè)出壓縮強(qiáng)度極限,但可以測(cè)量出彈性模量、比例極限和屈服強(qiáng)度等。

部分測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

GB/T7314-2005《金屬壓縮實(shí)驗(yàn)試樣》

ASTM D3410-75(剪切荷載法測(cè)定帶無(wú)支撐標(biāo)準(zhǔn)截面的聚合體母體復(fù)合材料壓縮特性的試驗(yàn)方法)

GB/T7314-2005《金屬材料室溫壓縮試驗(yàn)方法》

材料機(jī)械性能試驗(yàn)的基本方法之一,測(cè)定材料承受彎曲載荷時(shí)的力學(xué)特性的試驗(yàn)。

適用材料:多種不同的材料,包括金屬、塑料、木材、層壓板、刨花板、清水墻、瓷磚和玻璃等。

試驗(yàn)儀器:萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),高速試驗(yàn)機(jī)

圖三 彎曲試驗(yàn)

應(yīng)用范圍:主要有三點(diǎn)彎曲和四點(diǎn)彎曲兩種加載荷方式,

• 測(cè)定灰鑄鐵的抗彎強(qiáng)度

• 測(cè)定硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度

• 測(cè)量陶瓷材料、工具鋼的抗彎強(qiáng)度

• 檢測(cè)和比較表面熱處理層的質(zhì)量和性能

• 檢測(cè)材料在受彎曲載荷下作用下的性能

部分測(cè)試標(biāo)準(zhǔn):

ASTM D7624用于測(cè)定聚合物基復(fù)合材料的彎曲剛度與強(qiáng)度性能

GB/T232-2010《金屬材料彎曲試驗(yàn)方法》

剪切強(qiáng)度是指材料承受剪切力的能力,指外力與材料軸線垂直,并對(duì)材料呈剪切作用時(shí)的強(qiáng)度極限。

適用材料:多種材料,高分子,復(fù)合材料,金屬,木材,陶瓷,玻璃,等等

試驗(yàn)儀器:萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),微小強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)等

圖四 萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)

操作方法:將萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)彎曲、壓縮輔具拆下,安裝剪切輔具,試驗(yàn)軟件中選擇 剪切試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),然后像做彎曲試驗(yàn)時(shí)一樣操作。

部分測(cè)試標(biāo)準(zhǔn):

ASTM D5379適用大部分的纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料。

GB/T 18747.2-2002 厭氧膠粘劑剪切強(qiáng)度的測(cè)定(軸和套環(huán)試驗(yàn)法)

GB/T 10007-2008 硬質(zhì)泡沫塑料 剪切強(qiáng)度試驗(yàn)方法

GB/T 3903.21-2008 鞋類 粘扣帶試驗(yàn)方法 反復(fù)開合前后的剪切強(qiáng)度

GB/T 7124-2008膠粘劑 拉伸剪切強(qiáng)度的測(cè)定(剛性材料對(duì)剛性材料)

沖擊試驗(yàn)一般是確定軍用、民用設(shè)備在經(jīng)受外力沖撞或作用時(shí)產(chǎn)品的安全性、可靠性和有效性的一種試驗(yàn)方法。

適用材料:多種材料,高分子,復(fù)合材料,金屬,木材,陶瓷,玻璃,紡織品等等

試驗(yàn)儀器:沖擊試驗(yàn)機(jī)(擺錘式和落錘式) :手動(dòng)沖擊試驗(yàn)機(jī)、半自動(dòng)沖擊試驗(yàn)機(jī)、全自動(dòng)沖擊試驗(yàn)機(jī)。

圖五 沖擊試驗(yàn)過程

常用技術(shù)指標(biāo):峰值加速度、脈沖持續(xù)時(shí)間、速度變化量(半正弦波、后峰鋸齒波、梯形波)和波形選擇。

部分測(cè)試標(biāo)準(zhǔn):

ISO 179-1-2010塑料.擺式?jīng)_擊性能的測(cè)定.

GB/T 17599-1998 防護(hù)服用織物 防熱性能 抗熔融金屬滴沖擊性能的測(cè)定

GB/T 15231.5-1994 玻璃纖維增強(qiáng)水泥性能試驗(yàn)方法 抗沖擊性能

GB/T 14152-2001 熱塑性塑料管材耐性外沖擊性能

GB/T 21239-2007 纖維增強(qiáng)塑料層合板沖擊后壓縮性能試驗(yàn)方

BS EN 950-1999 門扇.耐堅(jiān)硬物體沖擊性能的測(cè)定

DIN ISO 2747-1999 瓷釉和搪瓷.搪瓷烹調(diào)器具.耐熱沖擊性能的測(cè)定

GB/T 3917.1-2009 紡織品織物撕破性能

BS EN ISO 6603-1-2000塑料 硬質(zhì)塑料沖孔性能的測(cè)定

疲勞試驗(yàn)用以測(cè)定材料或結(jié)構(gòu)疲勞應(yīng)力或應(yīng)變循環(huán)數(shù)的過程。疲勞是循環(huán)加載條件下,發(fā)生在材料某點(diǎn)處局部的、永久性的損傷遞增過程。

適用材料:多種材料,包括高分子,復(fù)合材料,金屬等

試驗(yàn)儀器:電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)等

圖六 汽車零件疲勞試驗(yàn)

部分測(cè)試標(biāo)準(zhǔn):

ISO 12108 金屬材料 疲勞試驗(yàn) 疲勞裂紋擴(kuò)展方法

GB/T 6398 金屬材料疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)方法

ASTM E2207-02 薄壁管應(yīng)變控制軸向扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)方法

ASTM E1949-03 粘貼金屬電阻應(yīng)變片室溫疲勞壽命試驗(yàn)方法

GB/T 3075-2008 金屬材料 疲勞試驗(yàn) 軸向力控制方法 標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 4337-2008 金屬材料 疲勞試驗(yàn) 旋轉(zhuǎn)彎曲方法 標(biāo)準(zhǔn)