2.1材料機(jī)械性能試驗(yàn)及制樣方法ppt課件

1、材料機(jī)械性能試驗(yàn)及制樣方法仝明信材料學(xué)院重要內(nèi)容n材料試驗(yàn)設(shè)備及分類n材料機(jī)械性能試驗(yàn)n材料機(jī)械性能試驗(yàn)分類n常用材料試驗(yàn)制樣方法n常用材料機(jī)械性能設(shè)備介紹材料試驗(yàn)設(shè)備n材料試驗(yàn)設(shè)備是指對(duì)材料、零件部件進(jìn)行力學(xué)性能和工藝性能試驗(yàn)的儀器和設(shè)備，是在各種環(huán)境條件下測(cè)定金屬材料、非金屬材料、機(jī)械零件、工程結(jié)構(gòu)件等的機(jī)械性能、工藝性能、內(nèi)部缺陷等的測(cè)試設(shè)備。 材料試驗(yàn)設(shè)備分類n按分類方法可以分為金屬材料試驗(yàn)設(shè)備、非金屬材料試驗(yàn)設(shè)備、動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)、振動(dòng)臺(tái)和無損探傷機(jī)等。其中材料試驗(yàn)設(shè)備加荷方法、結(jié)構(gòu)特征、測(cè)力原理、使用范圍都各不相同。 n按加載方法分類，可分為靜負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)靜態(tài)和動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)動(dòng)態(tài)，靜態(tài)試驗(yàn)

2、機(jī)主要包括萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)、拉力試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)。其中動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)又主要包括疲勞試驗(yàn)機(jī)、動(dòng)靜萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、單向脈動(dòng)疲勞試驗(yàn)機(jī)、沖擊試驗(yàn)機(jī)等。 n按測(cè)力方式分類，可分為機(jī)械測(cè)力試驗(yàn)機(jī)和電子測(cè)力試驗(yàn)機(jī)。 n按控制方式分類，可分為手動(dòng)控制和微機(jī)伺服控制試驗(yàn)機(jī)；按油缸位置分類，可分為油缸上置式和油缸下置式試驗(yàn)機(jī)。材料機(jī)械性能試驗(yàn)n又稱材料力學(xué)性能試驗(yàn)，測(cè)定材料在一定環(huán)境條件下受力或能量作用時(shí)所表現(xiàn)出的特性的試驗(yàn)。試驗(yàn)的內(nèi)容主要是測(cè)量材料的強(qiáng)度、硬度、剛性、塑性和韌性等。n材料機(jī)械性能的測(cè)定與機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)計(jì)算、材料選擇、工藝評(píng)價(jià)和材質(zhì)的檢驗(yàn)等有密切的關(guān)系

3、。測(cè)出的機(jī)械性能數(shù)據(jù)不僅取決于材料本身，還與試驗(yàn)的條件有關(guān)。材料機(jī)械性能試驗(yàn)n例如：取樣的部位和方向、試樣的形狀和尺寸、試驗(yàn)時(shí)的加力特點(diǎn)，包括加載速度、環(huán)境介質(zhì)的成分和溫度等，都會(huì)影響試驗(yàn)的結(jié)果。為了保證試驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)可比性，通常都制訂出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法GBT228-2019），對(duì)試驗(yàn)條件一一作出規(guī)定，以便試驗(yàn)時(shí)遵守。材料機(jī)械性能試驗(yàn)分類靜力試驗(yàn)和動(dòng)力試驗(yàn)兩大類 ：靜力試驗(yàn)包括拉伸試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、蠕變?cè)囼?yàn)、高溫持久強(qiáng)度試驗(yàn)、應(yīng)力松弛試驗(yàn)、斷裂韌性試驗(yàn)等。 動(dòng)力試驗(yàn)包括沖擊試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)疲勞強(qiáng)度等。 常用材料試驗(yàn)制樣方法n機(jī)械性能試驗(yàn)制樣，有標(biāo)準(zhǔn)試樣和非

4、標(biāo)準(zhǔn)試樣n按受力狀態(tài)分為靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種。其中靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)試樣有5倍樣、10倍樣；動(dòng)態(tài)試樣要根據(jù)材料的來源及形狀，并結(jié)合試驗(yàn)機(jī)的要求來制樣，另外，動(dòng)態(tài)試樣在符合試驗(yàn)機(jī)要求的條件下，尺寸越小越好。n按材料形狀分為圓棒試樣和板狀試樣。其中圓棒試樣取樣時(shí)，要根據(jù)原材料形狀，來確定試樣尺寸及連接方式；板狀試樣取樣時(shí)，也要根據(jù)原材料形狀及尺寸，來確定連接方式及取樣的方向。拉伸試驗(yàn)試樣尺寸設(shè)計(jì) 5倍樣、10倍樣是指：L0 /d 的比值根據(jù)材料本身變形量大小，劃線并確定拉伸速度疲勞試驗(yàn)試樣尺寸設(shè)計(jì)制樣完成的同時(shí)要根據(jù)材料的服役條件，確定疲勞載荷的大小制樣完成的同時(shí)要根據(jù)材料的服役條件，確定疲勞載荷的大小引伸計(jì)的使

5、用及作用n引伸計(jì)是用于測(cè)量試件標(biāo)距間軸向及徑向變形的裝置，有指示型和記錄型。引伸計(jì)的種類很多，大致可分為機(jī)械式引伸計(jì)、光學(xué)引伸計(jì)和電磁式引伸計(jì)等。n靜態(tài)試驗(yàn)中，引伸計(jì)主要用于測(cè)量材料的屈服強(qiáng)度。n動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中，引伸計(jì)主要用于做低周疲勞，以測(cè)定材料的軟化或硬化性能。n引伸計(jì)的標(biāo)距通常為10mm、12.5mm、25mm、30mm、50mm等。電液伺服試驗(yàn)機(jī)n一般由三大部件組成：液壓動(dòng)力源、主機(jī)負(fù)荷機(jī)架和電器控制臺(tái)。電液伺服試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理n1、液壓動(dòng)力源n 液壓動(dòng)力源是向主機(jī)提供液壓動(dòng)力的裝置，它將具有高清潔度、一定流量和適當(dāng)恒溫的高壓工作油通常為200250公斤力/厘米2送往主機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓執(zhí)行元

6、件，實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的加持、加截和保證整機(jī)的正常工作。n 液壓動(dòng)力源主要由油箱、液壓油、主電機(jī)、高壓油泵、高精度濾油器、蓄能器、冷卻器及控制閥管路等組成。電液伺服試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理n2、主機(jī)n 主機(jī)亦稱負(fù)荷機(jī)架，是對(duì)試樣進(jìn)行加截的系統(tǒng)，通常有工作臺(tái)底座）、立柱或框架、橫梁、作動(dòng)器油缸和試樣夾頭卡具等組成。主機(jī)所具有的加載能力往往是作為材料試驗(yàn)機(jī)一個(gè)系統(tǒng)中區(qū)分機(jī)型的主要依據(jù)，如：Instron8800系列，100 T、20T、 10T。電液伺服試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理n3、電器控制臺(tái)n 電液伺服材料試驗(yàn)機(jī)的電器控制臺(tái)是整機(jī)的核心部分，它在極大程度上決定了試驗(yàn)機(jī)的控制精度、測(cè)試精度和機(jī)器的應(yīng)用功能，它提供

7、各種邏輯控制和模擬控制，并對(duì)各種試驗(yàn)機(jī)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、顯示、處理和記錄。n 電器控制臺(tái)的結(jié)構(gòu)變化多樣，組成各機(jī)各異，形式多樣，其功能基本相似，主要由輸入控制、輸出控制、輸出測(cè)量和記錄顯示等部分組成。高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)n一般由機(jī)架部分及控制系統(tǒng)組成。高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)主要用途n高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)用于進(jìn)行測(cè)定金屬、合金材料及其構(gòu)件如操作關(guān)節(jié)、固接件、螺旋運(yùn)動(dòng)件等在室溫狀態(tài)下的拉伸、壓縮或拉壓交變負(fù)荷的疲勞特性、疲勞壽命、預(yù)制裂紋及裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)。電子拉伸設(shè)備n一般由控制系統(tǒng)及機(jī)架部分組成。電子拉伸設(shè)備n電子拉伸屬于靜態(tài)測(cè)試，主要用于測(cè)量各種材料的靜態(tài)拉伸、壓縮、彎曲、剪切等性能的測(cè)試。試驗(yàn)機(jī)的最佳使用范圍n靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)：為試驗(yàn)機(jī)滿