賀向清

摘 要 材料科學技術的不斷發(fā)展，對各種材料的力學性能測試技術提出了更高的要求，力學性能測試成為相關行業(yè)工作人員研究的重要課題。技術更新是隨著社會前進的步伐不斷推進，過去的技術不一定適用于當下行業(yè)發(fā)展的需要。所以，要想讓材料科學擁有源源不斷的生命力，就必須用先進的技術來充實和鞏固，努力探尋一些有創(chuàng)造力、實操性的材料力學性能研究方法。本文主要闡述材料力學測試技術的發(fā)展，包括靜態(tài)力學性能測試技術、動態(tài)力學測試技術、斷裂力學測試技術以及環(huán)境模擬技術等，其深刻地影響著力學性能測試技術的發(fā)展進程。通過集中測試技術的比照，并以此分析當前力學性能測試技術的主要特征。

關鍵詞 力學性能；技術；發(fā)展狀況

中圖分類號 TB93 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）11-0011-01

技術的發(fā)展給國民經濟的提升做出了重要貢獻。近幾十年來，隨著互聯(lián)網技術、近代物理科學、自動化技術的迅速發(fā)展，在為材料提供了先進測試技術的同時也在不斷促使測試方法更新?lián)Q代，因為不同時期對材料性能的要求有所改變。目前，我國的材料力學測試還存在一些問題，比如測量的誤差較大，這其中的主要原因是沒有建立起一個專業(yè)、規(guī)范的機械可靠性設計準則，對行業(yè)的發(fā)展造成了較大的阻礙。一直以來，材料力學性能測試在材料科學中的地位都相當突出，國內外的學者也對材料力學測試有了足夠的重視，紛紛致力于開發(fā)技術，用以研究不同材料的力學性能。

1 材料力學性能測試技術發(fā)展

1.1 靜態(tài)力學性能測試

靜態(tài)力學測試技術起源于17世紀初期，由于當時的技術限制，對材料的認知還僅僅停留在靜強度的層面，這也就意味著，對材料的評價只有唯一的指標。但是這也不妨礙靜態(tài)力學測試技術的重要地位，截至目前，材料的靜態(tài)力學性能仍然是研究材料的重要指標，是眾多技術人員工作必不可少的關注點，它一直作為評價材料性能的基本參數存在著。例如在研究超細晶粒低合金高強度鋼時，第一步就是測試出其靜強度性能，進而采用最佳設計的工藝加工。圖1所示的是世界上最早的拉伸試驗機，它是一名荷蘭的物理學家的杰作，雖然看起來結構簡單，甚至有些簡陋，但是對當時社會而言，已經是一項重大突破。而且這臺拉伸試驗機為之后的材料力學性能測試技術奠定了基礎，它的出現(xiàn)，標志著材料評價體系由此誕生。隨著科技的發(fā)展，先進的電子拉力試驗機和電液伺服的材料試驗機成為現(xiàn)在國內外廣泛使用的靜態(tài)力學性能測試儀器。

1.2 動態(tài)力學性能測試技術

大多數的工程材料由于長時間承受重復的載荷作用，不免受到破壞，這就是我們所聽到的疲勞現(xiàn)象。如圖2所示，這種現(xiàn)象在長時間在路途險峻山路上的汽車、反復飛行著陸并且時常遭受各種天氣襲擊的飛機上都會發(fā)生，在承受了彎曲之后很可能會發(fā)生斷裂。所以，疲勞現(xiàn)象對航空、橋梁、交通運輸、化工行業(yè)都存在著極大的威脅，也引起了材料技術人員的高度重視。為了迎合人們對材料性能的需要，現(xiàn)在已經制造并投入使用的電液伺服疲勞試驗系統(tǒng)，其也為材料的低循環(huán)疲勞提供了實驗研究基礎。

1.3 斷裂力學測試技術

在工程活動中，難免會出現(xiàn)材料有裂紋的現(xiàn)象，其中的原因紛繁復雜，當然，不可否認的是，這對材料結構的承載能力造成了極大的破壞。近幾十年來，材料的斷裂現(xiàn)象在工業(yè)、軍事以及交通等重要行業(yè)及部門都有發(fā)生，技術人員也在這方面進行了大量的實驗，取得了顯著的成果，也促使著斷裂力學測試技術的創(chuàng)新和變革。技術人員的實驗結果表明，有裂紋材料的強度與其裂紋形狀、尺寸有關，裂紋的形狀影響其應力強度。當前，空間三維裂紋力學測試技術的發(fā)展成為建立更加標準試驗方法的重要依據。

1.4 環(huán)境模擬技術

有些材料零部件由于參與特定的工程活動，需要在非常極端的環(huán)境中工作。特別是我國冬天南北方的溫度差異極大，對于列車的要求就是車轂和車輪要承受不同的溫度；常年在海上航行的游輪表層不僅要經歷海浪的沖擊，還要面臨海水的腐蝕，這都會造成零部件失效，所以也要求將工作環(huán)境納入材力學性能的測試與評價當中。目前，環(huán)境試驗技術發(fā)展也比較完善，例如高溫斷裂力學測試（圖3）、腐蝕環(huán)境疲勞與斷裂試驗等高難度的環(huán)境試驗也在國內外有條不紊地展開，環(huán)境模擬技術的發(fā)展，為工程材料部件的各方面性能提供了更加可靠的數據。

2 力學性能測試技術發(fā)展新特征

當前，力學性能測試技術呈現(xiàn)出非線性的加速趨勢，材料測試技術日新月異，總的來看，模塊化、特種化、微型化、智能化時期發(fā)展的主要特征。模塊化主要體現(xiàn)為控制系統(tǒng)采用的是通用接口、可更換的附件等；特種化主要體現(xiàn)為現(xiàn)在力學測試機械都采用大缸、多缸以及臥式試驗機；微型化就是研究一些精密型非常強的材料，例如人的皮膚、顯微力學等；智能化體現(xiàn)為自動控制、記錄處理數據等。

3 結論

雖然計算機的廣泛應用有能力建立起相關的材料性能數據庫，快速精準地提供信息，但是，這并不能削弱試驗的重要性。可以肯定的是，材料性能測試技術在現(xiàn)在、將來的材料學科中都會占據重要的位置。

參考文獻

[1]陳文哲.材料力學性能測試技術的進展與趨勢[J].理化檢驗，2010（2）：102-109.

[2]張段芹，劉建秀，褚金奎.低維納米材料的力學性能測試技術研究進展[J].微納電子技術，2014（7）：451-457.