一文带你看懂力学性能

材料力学性能又称机械性能，任何材料受力后都要产生变形，变形到一定程度即发生断裂。这种在外载作用下材料所表现的变形与断裂的行为叫力学行为，它是由材料内部的物质结构决定的，是材料固有的属性。

—— 材料力学性能试验简介 ——

1、拉伸实验

拉伸试验是其中一种最常用的试验方法，用于测定试样在受到轴向拉伸载荷后的行为。这些试验类型可在室温或受控(加热或制冷)条件下进行，以确定材料的拉伸性能。

适用材料：
金属、塑料、弹性体、纸张、复合材料、橡胶、纺织品、粘合剂、薄膜等。

常见的拉伸试验结果：



试验仪器：万能试验机，高速试验机等



图一 金属铝拉伸强度

部分测试标准：
GB/T 6397-1986《金属拉伸试验试样》
ASTM D3039-76用于测定高模量纤维增强聚合物复合材料面内拉伸性能
ASTM D638用于测定试件的拉伸强度和拉伸模量

2、压缩试验

压缩试验是一种常用于测定材料的压缩负载或抗压性的试验方法，同时也用于测定材料在受到一个特定的压缩负载并保持一段设定时间后的恢复能力。压缩试验用于测定材料在加载下的行为。此外也可测定一段时间内材料在(恒定或递增)载荷下可承受的最大应力。

适用材料：
金属、塑料、弹性体、纸张、复合材料、橡胶、纺织品、粘合剂、薄膜等。

试验仪器：万能试验机，高速试验机、压缩试验机等





图二 压缩实验演示

注意事项：
（1）压缩试验主要适用于脆性材料，如铸铁、轴承合金和建筑材料等；
（2）对于塑性材料，无法测出压缩强度极限，但可以测量出弹性模量、比例极限和屈服强度等。

部分测试标准
GB/T7314-2005《金属压缩实验试样》
ASTM D3410-75(剪切荷载法测定带无支撑标准截面的聚合体母体复合材料压缩特性的试验方法)
GB/T7314-2005《金属材料室温压缩试验方法》

3、弯曲试验

材料机械性能试验的基本方法之一，测定材料承受弯曲载荷时的力学特性的试验。
适用材料：多种不同的材料，包括金属、塑料、木材、层压板、刨花板、清水墙、瓷砖和玻璃等。

试验仪器：万能试验机，高速试验机





图三 弯曲试验验

应用范围：主要有三点弯曲和四点弯曲两种加载荷方式，

• 测定灰铸铁的抗弯强度
• 测定硬质合金的抗弯强度
• 测量陶瓷材料、工具钢的抗弯强度
• 检测和比较表面热处理层的质量和性能
• 检测材料在受弯曲载荷下作用下的性能

部分测试标准：
ASTM D7624用于测定聚合物基复合材料的弯曲刚度与强度性能
GB/T232-2010《金属材料弯曲试验方法》

4、剪切试验

剪切强度是指材料承受剪切力的能力，指外力与材料轴线垂直，并对材料呈剪切作用时的强度极限。

适用材料：多种材料，高分子，复合材料，金属，木材，陶瓷，玻璃，等等

试验仪器：万能试验机，微小强度试验机等



图四 万能试验机

操作方法：将万能试验机弯曲、压缩辅具拆下，安装剪切辅具，试验软件中选择 剪切试验标准，然后像做弯曲试验时一样操作。

部分测试标准：
ASTM D5379适用大部分的纤维增强型复合材料。
GB/T 18747.2-2002 厌氧胶粘剂剪切强度的测定(轴和套环试验法)
GB/T 10007-2008 硬质泡沫塑料 剪切强度试验方法
GB/T 3903.21-2008 鞋类 粘扣带试验方法 反复开合前后的剪切强度
GB/T 7124-2008胶粘剂 拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料)

5、冲击试验

冲击试验一般是确定军用、民用设备在经受外力冲撞或作用时产品的安全性、可靠性和有效性的一种试验方法。

适用材料：多种材料，高分子，复合材料，金属，木材，陶瓷，玻璃，纺织品等等

试验仪器：冲击试验机（摆锤式和落锤式） ：手动冲击试验机、半自动冲击试验机、全自动冲击试验机。



图五 冲击试验过程

常用技术指标：峰值加速度、脉冲持续时间、速度变化量（半正弦波、后峰锯齿波、梯形波）和波形选择。

部分测试标准：
ISO 179-1-2010塑料.摆式冲击性能的测定.
GB/T 17599-1998 防护服用织物 防热性能 抗熔融金属滴冲击性能的测定
GB/T 15231.5-1994 玻璃纤维增强水泥性能试验方法 抗冲击性能
GB/T 14152-2001 热塑性塑料管材耐性外冲击性能
GB/T 21239-2007 纤维增强塑料层合板冲击后压缩性能试验方
BS EN 950-1999 门扇.耐坚硬物体冲击性能的测定
DIN ISO 2747-1999 瓷釉和搪瓷.搪瓷烹调器具.耐热冲击性能的测定
GB/T 3917.1-2009 纺织品织物撕破性能
BS EN ISO 6603-1-2000塑料 硬质塑料冲孔性能的测定

6、疲劳试验

疲劳试验用以测定材料或结构疲劳应力或应变循环数的过程。疲劳是循环加载条件下，发生在材料某点处局部的、永久性的损伤递增过程。

适用材料：多种材料，包括高分子，复合材料，金属等

试验仪器：电液伺服疲劳试验机等





图六 汽车零件疲劳试验