金属材料力学性能检测技术发展的新思路
金属材料力学性能检测技术发展的新思路
科 技 创 新
金属材料 力学性 能检测 技术发展 的新思路
马 辉 王 建 朱 锦 波 矿金属材料检测 中心 , 天津 3 0 0 2 0 1 )
摘 要: 计 算机 模拟 金 属材 料 力 学 I  ̄ -  ̄ g 检测试验, 能 够直观 对金 属材 料 在 整 个试验 过 程 中的应 力 应 变状 态进行 分析 , 可 以对 未 来 建立金属材料检 测数据库提供视 觉素材; 建立力学检测数据与模拟参数关联的数据库 , 为模 拟金属材料 改变 自身形状 , 改变服役 条件后进行力学性能模拟提供数据支持 ; 利 用计算机模拟软件建立金属构件在服役条件下的力学性能分析 , 为现 实模拟金属构 件 的力 学性 能提 供 更 直接 有 效 的指 导 。 关 键词 : 金 属 力 学性 能 ; 有 限元 ; 应 力应 变 要以测试 材料实测 的应力应变关 系进行设 置。 在金属 材料 力学性 能检测 的过程 中 ,影 响最 终检测 结果准 确性 的 2 . 2模 拟数据库 的建 立 D E N S ( 密度) 、 E X ( 弹胜模量) 和N U X Y (  ̄ t 松比) 是表示材料 自身特 因素有很多, 这其中包括 : 测试人员素质 、 测试方法、 试样状态、 环境条件 等。当前对金属力学性能检测技术的改进集中体现在对实验设备的改 性的参数 , 其大小与材料本身的状态 , 例如元素含量 , 热处理状态等相 进以及 测试方 法的科学 化和标 准化方 面 ,对 于试 样在试 验过程 中的应 关 , 与使用环境 , 受力状态无关。模拟拉伸试验的意义在于通过对实际 力应 变状态 分析 的研究 只能 局 限于样 品在测试 结 束后 的数 据分 析 , 但 检测结果的耦合 , 推出不同材料 自身的模拟参数( D E N S 、 E X和 N U X Y) , 金属构件大多具有 比较复杂的形状和大小不同的尺寸 ,且其服役条件 此时这些模拟参数与实际材料的固有参数无关,是使模拟结果与实际 往往也 是极端 复杂 的 , 通过力 学试验测定 的结果 作为判 据 , 并不 能确切 检 测相耦合 的条 件 , 并建立相互 关联 的数 据库 , 流程如 图 2 。 的表征 金属材 料在实 际工作条 件下 的强度行 为 ,因而不 能对金 属 的使 用性能做 出确切可靠 的评价 。 利 用有 限元分 析软 件对金 属材料 的力 学性能 试验 进行 模拟 分析 , 能够 直观对 金属 材料 在整个 试验 过程 中的应 力应 变状 态进 行分 析 , 不 仅能 有效 的预测金 属材料 的应力应 变 的变化 ,为金属 构件在 服役条件 的失效分析 、 确定金属构件的合理设计、 制造、 安全使用和维护提供参 考, 还能对 改进 金属材 料测 试方 法 , 提 高测 试精 度提 供一 些新 思路 , 同 时也 为选材 和质 量控制提 供一些技术依 据 。 有限元是在连续体上进行近似计算的一种数值方法, 它经过了 4 0 多年的发展已经形成了一套相当完善的理论体系 , 是现今应用最为广 图 2 关联数 据库建立 的流程 图 泛的数值计算方法。 可以解决如工程的结构分析、 电磁学和热力学等方 3金属构件 的应用模拟 面 的问题 。 近年来 我 国对材 料力学 的有 限元分析进 行了大量 的研 究 , 但 近年 来 , 在金 属力 学性能 测试 领域 中注 意力 更集 中于 “ 服役 机件 ” 对于金属只进行了一些较为常见的材料在特定力学条件下的有限元分 而不是普通试样 ,模拟机件寿命试验有逐步发展成为一门独立学科的 析, 提 出了一些材料 力学性能 指标和应力应 变 的关 系。 趋势。 如英 国北海油 田开发用金属 材料及加 拿大天然气 管道构件 , 广泛 2 A N S Y S 有限元模拟与试验室力学性能检测耦合 采用模拟试验来研究金属材料的在特定条件下的使用性能 , 航空涡轮 有限 元分 析 就是 将 复杂 的连 续物 理对 象 划分 成一 个 个离 散 的子 发动机的地面模拟试验在世界各国广泛采用日 。但这些金属构件的全尺 域, 利用子域建立的近似的函数进行描述 ; 推导求解处理所有子域误差 寸模 拟试验缺 乏普遍 性且实施 比较 困难 用 昂贵 和技术复杂 ) , 更 多地 以此来建立整体的分析方程, 再通过{ 寸 算 机的数值计算处理功能 , 就可 用于各种 关键 l 生 构件 的模拟测试 中 。 以利用数值 求解方法解 决任意 复杂的 问题 m 。 追踪了解金属材料 的后加工形状和使用状态 ,通过计算机利用 金属材料常规力学性能试验项目主要分为拉伸 、 硬度、 冲击、 工艺 A N S Y S 建立相关模型, 利用已有数据库中的模拟参数, 对金属构件进行 性能和疲劳试验五方面。现行力学 胜能检测绝大多数是借助几何形状 模拟分析, 流程如图3 所示, 探求普通力学性能测试方法所得到的金属 非常简单的标准试样装卡在普通的力学试验机上,在简单的应力状态 力学 眭能判据 与金属 制件在 真实服 役条件下 所显示 的强度 行为之 间相 下进行力学检测。利用 A N S Y S 有限元模拟力学检测试验, 可以使整个 互关联的各种规律性 。不仅实施简单 , 节约大量的人力物力 , 更重要的 试验过程能够直观的表现,并能建立力学检测数据与模拟参数关联的 是可以普遍应用于各种金属构件 ,同时也为现实模拟服役条件下金属 一 库 数 据一 一 数据库 , 为模拟金 属材料 改变 自身形状 , 改 变服役 条件后进 行力学 性 能 构件的力学性能提供更直接有效的指导。 模 拟分析 奠定基础 。 2 . 1模拟拉 伸试验 口 厂 以模拟拉伸试验为例, 国内拉伸试验方法标准为《 G B 厂 r 2 2 8 . 1 - 2 0 1 0 厂 金属材 料 室温拉伸试 验方法 》 , 主要测定 的检测项 目为 : 抗 拉强度 、 屈 服 1耦 合 一 『 — L L 一 一模 拟 金 属 构 件 真 实 服 厂 I f役条 件下的力学性能 强度 、 伸长率 、 断面收缩率以及 1 3 . 值、 r 值等。拉伸试样在拉伸的过程中 般 要经历 弹性 、 屈服 、 强化 、 颈缩 四个 阶段 , 试验数 据是 通过测 量作 用 于试样 的载荷 F和试样 原始标距 部分 的伸长 L计算得 出应力 一 应变 图 , 图 3 利 用关联 数 据 库模 拟 真 实服 役条 件 下 力 学性 能 的流 程 图 从而得 出相应 的试 验数据 。 4结 束语 A N S Y S 模拟金属拉伸试验主要分为: 建模 、 设置物理参数 、 设置加 利用计算 机模拟金 属材料力 学性 能检测试 验 ,能够 直观对 金属材 载条件和求解等几大部分。 根据拉伸试验的特点, 模型可以简化成不考 料在整个试验过程中的应力应变状态进行分析 ,对未来建立金属材料 虑夹持部分 , 将一端圆弧末端固定 ,而在另一端圆弧末端施加位移载 检测数据库提供视觉素材。 荷, 这样既可以缩短计算时间 、 减少存储空间 , 同时也可以满足计算精 通过有限元分析的模拟分析,使具有比较复杂的形状和; k / l , 不同 度的要求, 如图 1 。因为金属材料大都是各向同性的, 只需要输入 D E N S 的尺寸金属构件在真实眼役条件下得到表征。不仅能有效的预测金属 ( 密度 ) 、 E X ( 弹l 生 模量 ) 和N U X Y ( ?  ̄ I 松 比) 定义 即可。 加 载条件 的设 置主 材料在实际使用过程中应力应变的变化,为金属构件在服役条件下的 失效 分析 、 确定 金属构 件 的合理 设计 、 制造、 安全使 用和 维护 提供参 考 , 还能 对改进金 属材料 测试方 法 , 提高测试 精度提 供一些 新思路 , 同时也 为现实模拟金属构件的力学 I 生能提供更直接有效的指导。
材料力学性能测试与检测方法创新及其应用前景探索
材料力学性能测试与检测方法创新及其应用前景探索引言材料力学性能测试与检测方法是材料科学领域的重要研究内容之一,对材料的性能评估和品质控制具有重要意义。
本文将探讨当前材料力学性能测试与检测方法的创新与应用前景,并对相关领域的发展进行展望。
一、材料力学性能测试与检测方法的创新1. 传统测试方法的局限性传统的力学性能测试方法主要依靠试验机等设备进行,其局限性在于测试参数受限、测试过程复杂、时间周期长等问题。
而且,传统测试方法通常需要破坏性试验,无法实时监测材料的性能变化。
2. 创新测试方法的兴起随着科技的进步和材料领域的不断发展,一些新的测试方法不断涌现。
例如,纳米力学测试方法利用纳米仪器对材料进行测试,可以实时监测材料的性能变化,并具有高精度、高灵敏度的特点。
此外,无损检测技术、表面形貌分析等方法也为材料力学性能测试与检测带来了许多创新。
3. 先进技术在材料力学性能测试中的应用随着先进技术的发展,一些新兴的测试方法正日益应用于材料力学性能测试中。
例如,纳米压痕技术能够对材料进行纳米尺度的硬度测试和形变分析,为材料力学性能的研究提供了全新的手段。
另外,电子显微镜、红外光谱等仪器的发展和应用也大大提高了对材料力学性能的检测水平。
二、材料力学性能测试与检测方法的应用前景1. 材料科学的发展需要随着现代材料科学的快速发展,对材料力学性能的研究越来越受到重视。
不同应用领域对材料的性能要求也越来越高,对材料力学性能测试与检测方法的精确度和灵敏度提出了更高的要求。
2. 工业制造领域的需求在工业制造领域,材料的力学性能是评估产品质量的重要指标之一。
准确、快速、简便的材料力学性能测试与检测方法对于工业制造过程中的品质控制具有重要作用。
因此,这个领域对于创新的测试方法有着巨大的需求。
3. 新兴技术的崛起随着新兴技术的不断崛起,材料力学性能测试与检测领域也在不断受益。
例如,人工智能、大数据分析等技术的应用可以提高测试的准确性和效率。
金属材料物理性能现场检测技术现状与展望
金属材料物理性能现场检测技术现状与展望近年来,随着我国工业制造业的不断发展,我国对新型金属材料的研发工作也变得越来越主动,但是金属材料在使用过程中需要不断地进行检测,对金属材料的物理技能进行详尽地检测,只有检测工作变得更严格,才能保证金属材料的合格率,这些质量合格的金属材料才可以被应用于工业生产的加工当中,检测工作中最难进行的就是金属材料的特殊性的检测,金属材料的特殊性检测在普通物理检测工作中是无法进行的,因此在检测后会偶尔会发现一些不合格产品。
所以,我国工业技术人员应重视对金属材料物理性能检测中新检测技术的研发,这样才能对金属材料物理性能现场检测技术有促进作用,才能帮助发展。
金属材料在社会发展中充当着重要的角色,在人类文明中也属于比较重要的物质原材料,在加工之前,可以用物理机来检测出金属制品的质量问题。
而新型的金属材料大多数被用在了建筑工程的基础建设工作中,由于金属材料的特殊性,物理技能检验中很少能将金属材料的物理性质检验出来,因此特殊性检验结果往往不准确。
所以在检验技术进行了创新,直接对测试仪器直接进行测试,测试仪器只要能正常工作,设备便对金属材料的检测工作没有影响。
1金属材料发展现状及物理性能监测分析1.1金属材料的发展现状金属材料帮助我国科技进行发展,作为主要推动人类社会发展的因素之一,金属材料在人类生活中被用到了很多次,金属材料如果作为原材料,就会具有一些原料并没有的特点,这些特点能加速社会的发展,金属材料本身具有超强的弹性,与此同时,它的韧性也十分好,其他原料中能达到它的强度和硬度水平的原料是少之又少。
随着当代对于金属原材料的关注程度的不断加深,金属材料在一些材料中的地位也逐渐明确,主要被用于航天航空和建筑工程等行业。
在整个材料采购市场中,可以明显地看出金属材料的销售量是远远超过其他材料的销售量,它有着较为明显的优势,而在建筑工程产业的未来发展中,金属材料在今后发展中前景也十分明朗,无论是政府部门,还是科研机构,金属材料也都会经常被用到,金属材料未来的发展也会与科研机构相结合,主要投身于教育事业,并进行生产加工工作,有些前沿技术,金属材料会不自主地向其靠近,这便是金属材料的发展现状。
浅析金属材料物理性能检测技术的现状及方向
浅析金属材料物理性能检测技术的现状及方向摘要我国工业在发展过程中对于新型金属材料进行研发并且更加重视,但是金属材料在使用之前需要进行物理性能检测,只有检测合格才能被应用,但是在实际应用过程中会出现各种问题,金属材料的特殊性并不能被检测出来,所以在后续加工过程中会出现不合格产品,引起安全问题。
本文将会结合目前金属材料的应用现状以及物理检测技术的情况分析技术应用发展的状况,并确定此项技术的发展方向,提升我国工业的发展。
关键词金属材料;物理性能;检测技术前言人类文明在不断发展过程中的重要物质材料是金属材料,金属材料在应用过程中使用物理机能可以检测出产品的质量问题。
新型的金属材料在建筑行业中得到广泛应用,但是因为其特殊性并不能在检测中发现问题,所以会影响后续工程的质量,为了防止出现物理性能检测出现的问题,应该根据实际情况采取另一种检测办法,在金属材料检测之前应该检查机器,机器会影响到检测结果。
1 金属材料发展现状及物理性能监测分析金属材料影响社会的进步,在人们的生活当中被应用广泛,金属材料本身是一种高弹性、高强度、高硬度的模量,这种物质特性对于其他同性物質来说根本取代不了,在先进技术的影响下占据更重要的位置。
最常使用金属材料的领域是航空航天以及建筑工程中,这两个领域使用金属材料的用量非常多[1]。
金属材料的市场前景广阔,在未来发展中不管是政府还是科研单位都会对金属材料重新定位,金属材料将会结合先进的技术推动现有的发展规模,将社会效益与企业经济提升,在提升生产效率的同时降低生产成本,同时对废旧金属回收再利用。
物理性能检测分析中,可以利用四种检测方式进行检测。
第一种是拉伸试验,利用高低温以及室内温度作为测试环境,从温度这一因素上开展实验,拉伸试验是比较重要的实验,将金属材料制成的产品放置在温度稳定的环境中进行检测,可以通过结果检测出金属材料的拉伸度。
第二种是利用力弯曲试验,主要检测的是金属材料的疲劳性,在检测过程中使用蛮力对金属材料进行拉扯,直至弯曲,最后对弯曲的金属材料进行物理监测。
金属材料力学性能检测技术发展的新思路
金属材料力学性能检测技术发展的新思路黑龙江省哈尔滨市150066摘要:金属材料具有硬度较强、光泽度高、导电性强、延展性良好等特征,在工业生产中的三大领域得到了广泛应用,其中包括航空航天领域、汽车制造领域和医疗卫生领域。
金属材料是材料领域的重要内容,随着金属材料在各行各业应用越来越广泛,对于金属材料力学性能的检测也受到更多重视。
金属材料力学性能检测,是基于金属材料属性和特点,对力学强度、塑性以及硬度等指标开展检测,最终确定金属材料性能情况,为金属材料应用提供依据。
关键词:金属材料;力学性能检测;技术发展前言:金属材料力学性能检测技术,是金属材料应用发展的重要基础。
基于金属材料检测,能够推动相关领域的进步,为金属材料研究和运用奠定基础,提供科学依据。
金属材料检测中,需要利用合理有效的技术,为数据分析提供支持。
1金属材料的力学性能概述现阶段金属检测人员对于金属材料的基本性能检测,主要从三个方面具体展开,分别是化学成分检测、金相失效分析与力学性能检测。
其中金属材料的力学性能检测在日常工作中的应用较为普遍。
金属材料的力学性能是指金属材料在不同环境(如温度、介质、湿度)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩,弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征。
常见的金属材料的力学性能,主要包括以下五个方面。
第一,强度。
在基础项目应用中,金属材料的强度大小直接决定了该材料是否符合工程建设的需求。
在实际检测操作过程中,主要有拉伸、压缩与弯曲等内容。
第二,塑性。
塑性表明材料在外部载荷作用下发生永久性形变之后,其自身不会受到破坏的最大能力。
常用断后延伸率A和断面收缩率Z来衡量。
第三,韧性。
金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
经常采用冲击试验。
第四,硬度。
衡量材料软硬程度的指标。
反映材料局部抵抗塑性变形和变形的能力。
设计人员会根据产品应用选择性价比较高且自身硬度较强的金属材料,从而提高基础项目自身质量。
第五,疲劳。
金属机件或构件在交变应力或应变长期作用下,会出现循环载荷,长时期使金属材料处于疲劳损伤的工作模式下,微小裂纹扩展会造成金属材料永久性失效即产生断裂,将会造成不可挽回的损失。
论金属材料力学性能检测技术的发展
论金属材料力学性能检测技术的发展摘要:金属材料具有非常高的性价比以及使用性能,而且在未来一段时间内它的发展范围越来越广泛,市场前景也越来越广阔。
特别是在现代工业化水平不断提升的背景之下,金属材料的使用量越来越高,要想提高金属材料的使用效果,那么就需根据产品的质量要求,对金属材料的性能进行严格检测,确保不同类型的金属材料都有其用武之地。
使用金属材料测试的方法了解不同金属材料在不同领域的运用特点,仅仅开展传统的力学测试,已经无法获取全面的数据以及信息,此时针对金属材料力学性能的检测技术进行研究,具有很高的必要性。
关键词:金属材料;力学性能;检测技术;方向一、金属材料的力学性能概述任何一种类型的产品,在生产期间需要使用金属作为原材料就需重点分析金属的性能,确保其性能符合产品生产的需求才可以提高产品生产的效率以及质量。
在进行原材料购买时,金属材料的性能是选取的最重要依据,性能的测试可以在不同的状态下进行。
如果能够模拟真实的使用状况,对金属的性能进行预测和分析,则可以确保产品的生产更加科学合理。
而且金属材料的使用性能将会直接决定它的使用范围,具体的使用性能,包括物理性能,化学性能和力学性能。
本次课题在研究时主要针对它的力学性能进行深入探讨。
力学性能包括它在不同的环境下,比如不同的温度下,不同的介质下需要承受的外加载荷,包括拉伸力,压缩力,弯曲力,扭转力,冲击力和交变应力等等。
这些情况下表现出来的力学性能是金属材料的重要指标。
力学性能的指标还包括弹性,刚度,强度硬度和疲劳强度等。
深入了解金属材料的力学性能以及影响力学性能的因素可以通过力学性能试验的方法进行。
二、常规金属材料力学性能检测技术(一)拉伸试验在金属材料力学性能的试验工作当中,拉伸试验是非常重要的一项试验,人们对金属材料的拉伸性能指标关注度也比较高。
技术人员开展金属材料拉伸试验时,使用的设备类型相对较多,常使用万能材料试验机。
需要将金属材料进行拉伸直到材料断裂,并且对其断裂前后的数据和指标进行记录。
金属材料物理性能检测技术的现状及方向
金属材料物理性能检测技术的现状及方向随着科技的不断发展,金属材料的应用越来越广泛,而其物理性能检测技术的发展也受到了重视,金属材料物理性能检测技术在我国的研究已经有一定的发展,本文就该技术的现状和发展方向进行了研究。
一、金属材料物理性能检测技术的现状分析现阶段,金属材料物理性能检测技术在我国的发展趋势大致为三个方面:1、高灵敏度检测技术的发展。
随着科技的进步,金属材料物理性能检测技术的检测精度也不断提高,改善材料的精度,灵敏度和稳定性,特别是对于微细金属材料的检测,可以有效地获得高精度的检测结果。
2、电子编程技术的发展。
现阶段,计算机技术的发展极大地改变了金属材料的物理性能检测技术,使得金属材料的物理性能检测技术可以更加精确地控制,同时,可以极大地减少检测时间,提高效率。
3、新型仪器技术的发展。
现如今,各种新型仪器技术正在不断地改变金属材料物理性能检测技术,例如,近几年出现的X射线结构分析仪、精密重量测量仪、激光表面模式分析仪等,不仅可以对金属材料进行高精度检测,而且可以获得更为准确的检测结果。
二、金属材料物理性能检测技术的发展方向随着金属材料物理性能检测技术的不断发展,未来其发展趋势也将不断改变,将出现以下发展方向:1、网络技术在金属材料物理性能检测中的应用。
随着网络技术的发展,金属材料物理性能检测技术也将进入到网络技术的时代,可以通过网络进行金属材料远程检测,大大减少检测时间,提高检测精度。
2、智能化技术在金属材料物理性能检测中的应用。
智能化技术的发展将大大改变金属材料的物理性能检测技术,使对金属材料的检测更加自动化,智能化,从而降低检测成本,提高效率。
3、高速计算技术在金属材料物理性能检测中的应用。
随着高速计算技术的发展,金属材料物理性能检测技术也将得到极大的改善,可以使金属材料检测中的数据处理更加快速准确,从而提高检测效率。
综上所述,金属材料物理性能检测技术已经有了一定的发展,而未来的发展趋势也将不断的改变,可以期待更多的新技术和新仪器在其中发挥重要作用。
材料力学性能测试技术研究与创新
材料力学性能测试技术研究与创新
材料力学是材料科学的重要分支之一,它关注的是材料的力学性质。
材料力学性质的测试和评估是一个非常关键的环节,它对于材料的研究和应用都具有重要的意义。
在过去的几十年里,随着材料科学的发展和技术的进步,材料力学性能测试技术也在不断地创新和发展。
传统的材料力学性能测试方法主要采用静态试验的方式进行。
这种方法测试比较简单,但是只能获得基本的力学参数,难以准确反映材料的全面性能。
因此,随着科学技术的不断发展,各种新的测试方法不断涌现,使得材料的性能测试越来越精细化和全面化。
其中,动态力学测试技术是目前比较前沿的测试方法之一。
这种方法采用冲击或者振动等载荷方式,对材料进行测试,能够获得材料的动态力学参数,如耐久性、抗疲劳性和冲击性等。
这些参数是静态测试无法获得的,对于材料的研究和应用都具有重要的价值。
除了动态力学测试方法,还有其他许多创新的材料力学性能测试方法。
例如,纳米压痕技术、红外成像技术、电化学性能测试等等。
这些创新的测试方法使得材料性能测试更为全面和精确,有助于推动材料科学的发展。
另外,随着计算机技术和信息技术的不断发展,材料力学性能测试也在不断地向数字化和智能化的方向发展。
通过数字化测试手段,可以将大量的测试数据以数字化的方式存储和管理,便于测试结果的比对和分析。
而智能化测试手段可以使得测试更加自动化,提高测试的效率和准确度。
总之,材料力学性能测试技术的创新和发展是材料科学研究和应用的重要前提。
在未来的发展中,我们应该继续创新,探索更加全面,精确的测试方法,助力材料科学研究的发展。
合金材料力学性能优化方法创新
合金材料力学性能优化方法创新概述合金材料是一种由两种或更多金属元素组成的材料,具有优异的力学性能,被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
为了进一步提高合金材料的力学性能,研究人员不断探索创新的优化方法。
本文将介绍一些与合金材料力学性能优化相关的创新方法。
材料成分优化优化合金材料的成分是提高力学性能的重要策略之一。
合金材料的成分直接影响其力学性能,如强度、韧性等。
通过调整合金中不同金属元素的含量以及添加其他合金元素,可以改善合金的强度和硬度,提高其耐腐蚀性能。
此外,采用微合金化技术可以进一步优化合金材料的性能,微合金化通过添加微量的合金元素可以有效地控制合金的晶粒尺寸和强化相的分布,从而提高合金的力学性能。
晶体结构调控晶体结构是决定合金力学性能的关键因素之一。
传统的合金制备方法通常会产生大尺寸的晶粒,这会导致材料的强度降低。
近年来,研究人员发展了一系列技术来调控合金的晶粒尺寸和晶界状况,从而提高其强度和韧性。
其中,等通道转角挤压(ECAP)技术被广泛应用于晶粒尺寸细化。
ECAP通过多次转角变形将材料压制通过一个模具,从而使材料细化晶粒并提高其强度。
此外,晶界工程技术可通过调整晶界能和晶界的分布,进一步改善合金的力学性能。
纳米复相合金的设计与制备纳米材料具有优异的力学性能,因为其具有较小的晶粒尺寸和较大的表面积。
针对合金材料的力学性能优化,设计和制备纳米复相合金是一种有效的策略。
纳米复相合金是指由两个或多个不同晶相构成的纳米颗粒组成的合金材料。
通过合理选择和控制晶相的组成和分布,可以实现优异的力学性能,如高强度、高塑性等。
制备纳米复相合金通常采用物理和化学方法,如机械合金化、电化学沉积、气相沉积等。
表面修饰与涂层技术合金材料的力学性能优化还可以通过表面修饰和涂层技术来实现。
表面修饰可通过改变合金材料表面的形貌和结构,增强其耐蚀性、耐磨性和耐疲劳性。
常用的表面修饰方法包括喷砂、抛光、阳极氧化等。
材料力学性能测试方法改进策略
材料力学性能测试方法改进策略摘要:材料的力学性能测试是制定和评估材料的设计和使用的重要步骤。
本文探讨了材料力学性能测试方法的一些常见问题,并提出了改进策略,以提高测试的准确性和可靠性。
改进的策略包括优化样品制备、优化试验参数选择、引入先进的测试设备和技术、开发新的测试方法等。
通过采取这些策略,可以提高材料力学性能测试的精度和效率,为材料研究和应用提供更可靠的基础。
1. 引言材料的力学性能测试是确定材料在应力和应变下的响应和行为的关键实验之一。
它为材料的设计、制造和使用提供了重要的参考和依据。
然而,传统的材料力学性能测试方法存在一些问题,例如样品制备的困难、试验参数选择的不准确、设备和技术的落后等,给测试结果的准确性和可靠性带来了一定的挑战。
因此,如何改进材料力学性能测试方法是一个重要的研究领域,在实践应用中具有重要的意义。
2. 改进策略2.1 优化样品制备样品制备是影响材料力学性能测试准确性的一个重要因素。
传统的样品制备方法常常在样品表面引入缺陷,例如划痕、氧化和残留应力等,从而导致测试结果的误差。
因此,优化样品制备方法是改进材料力学性能测试的有效策略之一。
一种常用的方法是采用先进的打印和制备技术,例如三维打印技术,可以实现对样品形状和结构的精确控制,避免了人为误差的引入。
此外,还可以采用先进的材料表面处理方法,例如离子束抛光、化学机械抛光等,减小样品表面缺陷的影响。
2.2 优化试验参数选择试验参数选择是材料力学性能测试中的关键问题之一。
传统的试验参数选择常常基于经验和直觉,存在主观性和随机性,导致测试结果的不稳定性。
因此,优化试验参数选择是改进材料力学性能测试的重要策略之一。
一种常用的方法是通过理论和仿真分析,根据材料的特性和测试目的,选择适当的试验参数。
例如,可以使用有限元方法对样品在不同试验条件下的应力和应变分布进行模拟,从而为试验参数的选择提供科学依据。
此外,还可以通过试验方案的设计和优化,包括负荷模式、加载速率和试验环境等,进一步提高力学性能测试的准确性和可靠性。
金属材料力学性能检测技术发展的研究
金属材料力学性能检测技术发展的研究金属材料作为现在工业和生活中非常重要的材料之一,对于金属材料力学性能的检测是非常重要的,力学性能的检测能够对金属材料的应力应变状态进行一定的分析,以保障金属材料更好的应用在工业和生活中。
对于金属材料力学性能的检测,可以建立完善的力学性能检测数据库,将金属材料在检测中的变化进行详细的记录,对以后金属材料力学性能的模拟提供一定的保障。
本文就金属材料力学性能检测技术的发展做出简单的分析,希望能为金属材料力学性能的检测提供一定的帮助,促使金属材料更好的应用在工业和生活中。
标签:金属材料;力学性能检测技术;发展研究引言:绝大部分材料在使用的过程中,都会在一定程度上受到力的影响,金属材料作为广泛使用的材料,其力学性能在使用中往往会比较重点考虑,因此,要对金属材料的性能进行一定的检测,这样在金属材料使用中,可以借鉴检测的参数来设计各种工程。
要想使金属材料的性能得到充分的发挥,就需要对金属材料的力学性能进行全面了解,同时还要掌握对力学性能有影响的各种因素。
一、金属材料力学性能检测的概念在进行材料的选择时,对材料的性能一般都是优先进行考虑,材料的性能对于质量有着很大的影响。
金属材料也不例外,只有准确的对金属材料的性能进行了解,才能使得金属材料更好的得到应用,对于金属材料来说,力学性能是比较重要,对于金属材料力学性能的检测可以有效的对金属材料的力学性能进行了解,对于金属材料的力学性能进行检测,就是通过在真实环境下,对相关的产品进行有效的模仿,从而对材料的性能进行一定的了解,看起是否满足实际的使用需求,通过这种方式可以有效的对金属材料的性能进行了解。
金属材料的性能检测主要在三个方面:化学性能、物理性能以及力学性能。
对于力学性能的检测主要是金属材料在不用温度下承受各种拉力的表现。
二、金属材料常规力学性能试验(一)拉伸试验在对金属材料力学性能的检测中,最常用的检测方法就是拉伸试验,对于金属材料来说,拉伸性能指标是非常重要的信息之一,通过拉伸的试验,可以有效的对金属材料的强度和塑性指标进行了解,是金属材料力学性能的重要参考依据。
金属材料物理性能检测技术发展的新思路
金属材料物理性能检测技术发展的新思路科学技术的不断创新催生了大量的新型金属材料,对金属材料的物理性能进行检测,可以更好的了解新材料的物理性能并投入到应用当中。
金属材料的性能决定了其质量,只有质量过关的金属材料才能被用于制造业之中,所以金属材料物理性能检测技术的革新是目前技术发展的重要环节。
一、相关的理论概述(一)金属材料的相关概念金属材料是包含金属元素的材料,具有一定的金属性能。
根据其内部元素成分可以将其分为纯金属、合金、金属材料金属间化合物以及特种金属材料等。
根据金属元素组成可以将其分为纯金属和合金,纯金属是指单一元素组成的金属材料,合金就是在纯金属的基础上组成的多种金属元素的材料。
合金由金属组成,因此也具备金属材料的基本性质。
自古至今,金属材料由于其出色性能被广泛应用于人类的生产生活当中,成为科学研究的重点关注对象,金属材料的创新与应用推动了我国国防、机制制造业、建筑业等多方面的发展,进而促进了时代的进步。
(二)金属材料的物理性能金属材料的物理性能有很多方面,以下针对几个常见的物理性能展开相关论述:密度(比重):金属材料密度的计算公式为ρ=P/V,其中,P代表金属重量,V代表金属体积。
金属材料的密度可以用来计算金属的体积或者重量,还可以作为衡量金属材料比强度、声阻抗、射线吸收能力等的重要指标。
熔点:金属材料由固体状态变液体状态时所需要的温度就是其熔点,熔点的高低直接影响了金属材料的熔炼以及热加工等操作,并且关系着金属材料的材料的抗高温性能。
热膨胀性:热膨胀指的是金属材料的体积随着温度的改变而发生改变的现象,其变化幅度的大小决定了金属材料的热膨胀性,热膨胀性能的好坏受到金属材料比热、比容的影响,在实际应用过程中需要充分考虑到温度环境的影响。
磁性能:金属材料能够吸引铁磁性物体的性质被称为磁性,根据不同的磁性能参数,可以将把金属材料分成不同的类别,例如顺磁、逆磁、软磁以及硬磁等金属材料。
电学性能:金属材料的电学性能主要指的是其导电性,该性能可以影响金属材料产品的电阻率和涡流损耗。
金属材料力学性能检测技术发展的新思路
金属材料力学性能检测技术发展的新思路摘要:金属材料是现代社会发展以及生产制造过程中最重要的物质条件,也是科学技术进步的核心,尤其是对于军工行业来说。
金属材料本身具有极强的力学性能,由于各项金属技术的不断进步,新型的金属材料不断产生,应用的范围也越来越广。
现在军事工业生产水平的提升以及产品本身性能对金属材料的力学性能提出了越来越高的要求。
其中材料检测之中力学性能的检测是非常重要的一项,它给传统的力学测试带来了重大的挑战,也促进了检测技术的提升,使得现在检测技术更加精准。
关键词:金属材料;力学性能;检测技术;发展思路1概述金属材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征。
一般来说金属的力学性能可用如下指标加以衡量:弹性指标、硬度指标、强度指标、塑性指标、韧性指标、疲劳性能、断裂韧度。
力学性能的重要程度对于机制设计及制造人员而言是不言而喻的,在金属加工制造过程中,技术人员通过各种加工工艺方法来实现提高和优化金属力学性能的目的,以满足使用性能要求、延长使用寿命、避免构件失效、提高安全系数。
2探究金属力学性能的重要性2.1金属材料帮助军事工业推动在发展军事工业化的进程之中,越来越多的军事及民用工厂拔地而起,在工厂的基本设备建设当中,用到最多的就是金属材料功不可没,从微型军用武器到装甲坦克及车辆再到航天飞行器甚至是导弹等战略武器,都需要金属材料的参与制作,鉴别金属材料的各种性能,金属材料的运用程度,直接影响了军队装备的性能好坏。
子弹卡壳、装甲外壳锈化、装甲強度不够,容易被击穿等,这些在战场上出现的威胁,都是对军工行业对金属材料的忽视。
2.2金属材料在生活的帮助日常生活中,少不了金属家具器件,如传输电力的电线、车辆保险杠等。
保险杠要求要有足够的抗冲击性及强度,还要求质地轻盈,都在运用金属的力学性能。
在农业生产中,温室大棚中起到支撑作用的便是防腐的金属材料,其支架的性能要求最基本的是要有足够的刚度。
金属材料力学性能测试方法发展探讨
金属材料力学性能测试方法发展探讨摘要:现阶段,针对金属材料力学性能测试不确定度评定的各种研究报道层出不穷,金属力学的性能的改进,要求被测试的材料必须进行科学和标准的改进,才能得到试验和试样的应力状态的研究成果,并且根据试验中的样品的尺寸和大小等,进行测试的数据分析。
但是有一点值得注意,就是金属构件大多是具有复杂的尺寸的。
因此通过力学试验进行的测定的结果,能不能作为金属材料的强度性能的表征加以分析,是必须加以准确和可靠的评价的。
关键词:金属材料;力学有限元模拟;应力应变1金属材料力学性能一般情况下,金属材料的力学性能主要指的是金属的强度与硬度、延伸率与断面收缩率等。
其中在受到外力作用之下金属的抗变形与断裂能力即为金属抗拉强度,而在拉伸金属材料时,材料能够在拉断之前承受的应力最大值为金属材料的抗拉强度,一般使用牛顿/平方毫米表示。
而当拉伸金属材料过程中,材料延伸后的伸长长度与其原长度比值则为金属材料的延伸率,通常容易出现拉伸变形的金属材料往往具有较大的延伸率,如果金属材料比较容易因拉伸而出现变形,则其一般延伸率比较大。
而断面收缩率则指的是金属材料受到强大拉伸力影响而出现断裂后,断裂面缩小面积与其原横截面积的比值就是断面收缩率。
2金属材料力学性能检测技术利用有限元的分析软件,对连续体中的近似计算数值加以分析,能够得到相当完善的理论体系,其中包含的数值的计算方法解决了工程了很多问题,包括电磁学、力学等。
我国的材料力学的有限元的分析方法,经过多年的研究,已经可以对一些普通材料进行力学条件下的有限元的分析,并且给出关于材料力学应力应变和性能指标的关系。
ANSYS的有限元的性能检验以及试验中得到了模拟检测的耦合经过对复杂的物理对象的离散和划分,通过对近似的函数的有限元的分析,能够将整体的方程加以求解、处理,对误差等进行分析,得到近似值的描述结果。
通过计算机的数值计算,能够利用数值进行任意复杂的问题多的处理。
金属材料的力学试验的目标在与对金属材料的拉伸、冲击、工艺进行各种试验,通过几何形式的力学测验,将力学的性能检测以标准的式样进行模拟,放在普通的力学检测试验上,进行应力状态下的力学检测。
金属材料力学性能检测技术发展的新思路
金属材料力学性能检测技术发展的新思路发表时间:2019-11-06T09:59:08.153Z 来源:《基层建设》2019年第23期作者:蔡宁[导读] 摘要:现阶段,我国金属材料的检测技术仍处于试验阶段,相关工作人员在利用计算机模拟金属材料力学性能检测技术的过程中,要对应力变化进行分析,并为金属材料的数据库的建立提供依据,最终制定出力学性能检测数据库,推进金属形状的变化,为力学性能的模拟提供保障。
陕西省产品质量监督检验研究院陕西西安 710048摘要:现阶段,我国金属材料的检测技术仍处于试验阶段,相关工作人员在利用计算机模拟金属材料力学性能检测技术的过程中,要对应力变化进行分析,并为金属材料的数据库的建立提供依据,最终制定出力学性能检测数据库,推进金属形状的变化,为力学性能的模拟提供保障。
本文主要就金属材料力学性能检测技术发展进行研究,以期为技术人员提供新思路。
关键词:金属力学性能;检测技术;发展;新思路其实任何一个产品在使用和生产中,都会在某种程度上与受力、温度相关。
同时,金属材料力学性能检测材料在选择过程中应当根据其特征、经济等因素进行考虑。
这时,检测人员首先就要积极地对材料的使用性能加以分析,并依照材料力学性能对各项工程设计参数加以研究。
金属材料的作用应得到充分地发挥,并且还要有力学性能因素的解释。
1金属材料的使用性能金属材料力学性能在材料选择中起到了不可或缺的作用,也是重要的参考因素之一。
而金属材料力学性能检测应当在真实的环境条件下,完成各个产品检测工作,依照产品性能的参数,还要满足材料使用的要求等,还应当在运用各种方法的过程中,采集到更多的数据、信息,最终达到产品的合格性判断。
同时,金属材料的使用性能是比较重要的参数之一,更作为主要的参考数据。
这类参考数据的标准能够进一步决定材料的适用范围。
此外,根据相关数据、情况来看,金属材料的使用性能就包含了下面几点内容,例如:物理性能、化学性能以及力学性能等。
金属材料力学性能检测技术发展的新思路
金属材料力学性能检测技术发展的新思路摘要:随着科技的不断发展,计算机模拟金属材料力学性能检测试验,能够直观对金属材料在整个试验过程中的应力应变状态进行分析,可以对未来建立金属材料检测数据库提供视觉素材;建立力学检测数据与模拟参数关联的数据库,为模拟金属材料改变自身形状,改变服役条件后进行力学性能模拟提供数据支持;利用计算机模拟软件建立金属构件在服役条件下的力学性能分析,为现实模拟金属构件的力学性能提供更直接有效的指导。
关键词:金属材料;力学性能;检测技术;发展思路引言任何一个产品在生产以及使用的过程中,都会在一定程度上受到力或者是温度的作用,在对材料进行选择的过程中主要是根据材料的特点以及经济性进行充分的考虑,首先需要对材料的使用性能进行全面分析,特别是对于材料力学性能而言,通常情况下这项指标可以直接体现出各种工程设计参数。
要想保证材料使用的作用可以充分发挥出来,就必须对材料的力学性能进行全面的了解,同时还需要对影响力学性能的各项因素进行明确。
1金属材料的使用性能在对材料进行选择的过程中,金属材料性能在其中起到了非常重要的参考作用,性能检测就是在真实环境下,然后对相关产品进行有效的模仿,从而可以了解到该项产品性能是否满足实际的使用需求,并且通过这种方式还可以收集到很多真实的数据信息,这样就能为产品的合格性进行准确的判定。
金属材料的使用性能是一项非常重要的参考数据,这项标准直接决定了材料的使用范围。
结合实际情况可以了解到,金属材料的使用性能主要包括了三个方面的主要内容,分别是化学性能、物理性能以及力学性能等。
金属材料的力学性能指的是材料在不同温度下承受各种拉力所体现出的力学性能。
2金属材料力学性能实验方法2.1拉伸测试拉伸测试是测量金属产品质量的重要方式,在测试过程中,需要对仪器以及设备的数据进行限定,降低客观因素对数据的影响。
以低碳钢的测试为例,在规定屈服载荷Ps后,在主动针停止转动时测量,横截面积为A,则其最大屈服极限为Ps/A。
金属材料力学性能检测技术的发展
金属材料力学性能检测技术的发展摘要:计算机模拟金属材料力学性能检测技术,能够更加准确对金属材料在检测中的状态进行分析,而且计算机比较精准,用计算机呈现出来的数据会更加准确,这些数据可以给未来建立金属材料检测裤提供素材,建立更加准确的力学检测数据与模拟参考数据库。
利用计算机模拟金属材料力学性能检测技术,能够对金属构件的力学性提供正确指导。
本篇文章将对金属材料力学的性质,以及未来发展方向进行讨论分析,希望给相关人士提供帮助。
目前大部分的材料,科学都依赖对材料,性质以及成分的组织关系解析。
材料性能的检测方法分为很多种,材料的模式也分为宏观与微观,从宏观到微观不同分层也有象征技术,其构成了材料科学的重要体系,同时也是材料设计与制造技术直接获得有价值性材料的桥梁。
在整个金属材料力学性能检测中,可以评价检测在材料中所起的作用。
下文将对金属材料力学性能检测的相关知识进行阐述。
关键词:金属材料;力学性能;检测技术引言:在金属材料力学检测中,影响其检测最终结果的因素有很多,比如说,检测人员素质检测方法以及环境条件等等。
目前的金属力学检测方法正在改进,集中表现为对机械设备的改良以及测量方法的科学化。
利用有限元分析软件,对金属材料的检测进行模拟,能够更加准确的得出测量结果。
而且利用这种方法也能预测出材料的应力应变的变化,还能够改进金属材料检测的方法提高检测精密度,提供新思路。
有限元方法进行近似值的计算,这种方法经过了40多年的时间才逐渐形成完整体系,他是现今使用最广泛的计算方法,可以解决很多结构分析,热力学等问题。
这些年来我国也在着力研究有限元法,同时把这种方法也引进了金属材料检测中,提出了一些关于材料力学性的指标。
一、金属材料力学性能检测技术的发展(一)ANSYS有限元模拟实践力学结合有限元法分析,能够将复杂的物理现象划分成个体,利用个体建立的近似函数进行阐释,推导处理所有的个体误差,以此来建立整体的分析方程,通过计算机对数据进行处理可以利用数据解决复杂的难题。
金属材料物理性能检测技术发展的新思路
金属材料物理性能检测技术发展的新思路摘要:近年来随着我国越来越多的具有特殊性能及用途要求的新型金属材料研发及产业化,金属材料性能检测技术及方法的研究和发展受到了越来越多人的关注。
本文主要从金属材料的物理性能检测内容、制定产品及方法标准的重要性以及金属材料的发展现状和发展政策问题对金属材料物理性能检测技术发展相关问题进行了分析与探讨,希望能够给相关工作人员提供借鉴和帮助。
关键词:金属材料;物理性能检测技术;发展思路引言金属材料是国民经济发展的最重要的基础材料,材料的物理性能检测对于保证产品质量,研究开发具有特殊性能及用途要求的新型金属材料至关重要。
影响金属材料物理性能检测的因素主要有以下几种:第一,测试方法,根据金属材料有其特殊性,需要科学准确规范的测试方法,不同的测试方法其检测结果也不同的。
第二,检测仪器设备,先进科学精准的检测仪器设备是保证完成检测的基本要素。
第三,试样制取,检测试样取样部位,取样方法,取样数量,机加工,热处理不同也会影响检测结果的准确性。
第四,检测人员的检测技术水平和检测能力对检测结果有着直接的影响。
1金属材料金属材料包含两个方面的内容,一是纯金属,二是合金。
自然界中有七十多种纯金属,这些纯金属在一定的条件下又可以组合中多种合金。
所谓合金就是由不止一种的金属类型组合成的材料,通常情况下,合金具有金属材料所有的性质。
合金可以分为工艺的和使用性质的两类,工艺性质的合金是通过温度条件实现的,合金的性能与其在温度变化下的适应能力有关。
使用性能,顾名思义,就是指在使用过程中呈现出来的特点,如力学性能、物理性能等等。
2金属材料物理性能检测分析金属材料的主要物理性能测试包括:(1)拉伸试验(高温、室温、低温)。
拉伸试验是金属材料物理性能测试的重要内容之一,它是通过改变金属材料所处位置的稳定条件进行的试验,能够测试出金属材料的拉伸性质。
(2)弯曲试验。
通过改变金属材料的受力情况对其进行的试验,能够测试出金属材料的耐力性质。
国有企业材料力学性能测试与表征技术专业发展思路
国有企业材料力学性能测试与表征技术专业发展思路国有企业在材料力学性能测试与表征技术领域发挥着重要的作用。
随着科技的不断发展,材料力学性能测试与表征技术对于国有企业的发展至关重要。
这篇文章将探讨关于国有企业材料力学性能测试与表征技术专业的发展思路。
当前,国有企业在材料力学性能测试与表征技术领域面临着一些挑战。
材料力学性能测试的要求不断提高,需要更加精准、全面的测试手段和技术。
表征技术需要不断创新,以适应新材料的发展和需求。
人才队伍需加强,以适应行业发展的需求。
1. 提高技术研发能力国有企业需要加大在材料力学性能测试与表征技术领域的研发投入,不断推动技术创新,提高自主研发能力。
通过引进国际先进技术,整合资源,加强与高校、科研院所的合作交流,不断提高企业的技术水平。
2. 拓展合作伙伴关系国有企业需要与国内外具有技术优势和研发能力的企业、科研院所建立紧密的合作伙伴关系,共同开展技术开发与应用研究。
通过合作,在技术研发、人才培养等方面取长补短,提高企业的整体实力。
3. 加强人才培养国有企业需要重视人才培养工作,注重科技人员的培养与引进,建立健全的人才队伍。
通过开展专业的技能培训、职称评定等活动,提高员工的专业素质与综合能力,为企业的发展提供人才保障。
4. 推动行业标准制定与提升国有企业需要积极参与行业标准的制定工作,推动行业标准不断提高,适应市场需求的变化。
通过参与标准化工作,提高产品质量,促进企业的可持续发展。
5. 加强质量管理与工程实践国有企业需要加强质量管理,建立完善的质量管理体系,不断提高产品的质量和性能。
结合工程实践,不断优化测试与表征技术的应用,提高企业的核心竞争力。
6. 积极应对市场变化国有企业需要积极应对市场变化,迅速调整技术创新方向,灵活应对市场需求的变化。
通过与市场进行紧密的对接,及时开发新产品、新技术,满足市场的需求,提高企业的市场竞争力。
7. 推动行业发展与创新国有企业需要积极推动行业的发展与创新,通过开展研究与交流活动,推动行业的技术进步与创新发展。
国有企业材料力学性能测试与表征技术专业发展思路
国有企业材料力学性能测试与表征技术专业发展思路随着国民经济的快速发展,国有企业在各个行业的发展起到了重要的支撑作用。
材料力学性能测试与表征技术作为国有企业中的关键技术之一,对于保证产品质量、提高生产效率和推动企业创新发展具有重要意义。
我提出以下关于材料力学性能测试与表征技术专业发展的思路。
一、加强理论研究,培养专业人才材料力学性能测试与表征技术是一门理论与实践相结合的学科,要想在这一领域取得突破性的成果,就必须加强理论研究。
国有企业应加大投入,组织专家学者开展材料力学性能测试与表征技术的研究,不断推动该领域的理论创新。
国有企业要注重培养材料力学性能测试与表征技术专业人才,建立完善的人才培养体系,培养一批扎实的理论基础和丰富实践经验的高级专业人才。
二、加强装备和设施建设,提高测试与表征技术水平材料力学性能测试与表征技术在国有企业中的应用广泛,需要一定的装备和设施来支持。
国有企业要加强装备和设施的建设,引进国内外先进的测试与表征设备,提高测试与表征技术的水平。
要完善检测流程和方法,提高测试的准确性和可靠性。
只有具备先进的装备和设施,才能更好地满足国有企业对材料力学性能测试与表征技术的需求。
三、加强与科研机构和高校的合作国有企业应充分发挥自身优势,加强与科研机构和高校的合作。
可以与科研机构合作开展科研项目,共同攻克技术难题,实现成果共享。
可以与高校合作开设相关专业课程,吸纳优秀的研究生和本科生进行实习和就业,为国有企业输送优秀的人才。
通过与科研机构和高校的合作,不仅能够提高材料力学性能测试与表征技术的水平,还可以促进产学研相结合,推动国有企业的技术创新和产业升级。
四、不断推动技术创新,提高企业核心竞争力作为国有企业,必须不断推动技术创新,提高企业的核心竞争力。
材料力学性能测试与表征技术作为企业的核心技术,需要投入更多的人力和财力进行研发和创新。
国有企业要加大研发投入,拓展技术应用领域,不断提高技术水平和产品质量,为国家经济发展做出更大的贡献。
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金属材料力学性能检测技术发展的新思路
作者:马辉王建朱锦波姚久红
来源:《科技创新与应用》2014年第08期
摘要:计算机模拟金属材料力学性能检测试验,能够直观对金属材料在整个试验过程中的应力应变状态进行分析,可以对未来建立金属材料检测数据库提供视觉素材;建立力学检测数据与模拟参数关联的数据库,为模拟金属材料改变自身形状,改变服役条件后进行力学性能模拟提供数据支持;利用计算机模拟软件建立金属构件在服役条件下的力学性能分析,为现实模拟金属构件的力学性能提供更直接有效的指导。
关键词:金属力学性能;有限元;应力应变
1 引言
在金属材料力学性能检测的过程中,影响最终检测结果准确性的因素有很多,这其中包括:测试人员素质、测试方法、试样状态、环境条件等。
当前对金属力学性能检测技术的改进集中体现在对实验设备的改进以及测试方法的科学化和标准化方面,对于试样在试验过程中的应力应变状态分析的研究只能局限于样品在测试结束后的数据分析,但金属构件大多具有比较复杂的形状和大小不同的尺寸,且其服役条件往往也是极端复杂的,通过力学试验测定的结果作为判据,并不能确切的表征金属材料在实际工作条件下的强度行为,因而不能对金属的使用性能做出确切可靠的评价。
利用有限元分析软件对金属材料的力学性能试验进行模拟分析,能够直观对金属材料在整个试验过程中的应力应变状态进行分析,不仅能有效的预测金属材料的应力应变的变化,为金属构件在服役条件的失效分析、确定金属构件的合理设计、制造、安全使用和维护提供参考,还能对改进金属材料测试方法,提高测试精度提供一些新思路,同时也为选材和质量控制提供一些技术依据。
有限元是在连续体上进行近似计算的一种数值方法,它经过了40多年的发展已经形成了一套相当完善的理论体系,是现今应用最为广泛的数值计算方法。
可以解决如工程的结构分析、电磁学和热力学等方面的问题。
近年来我国对材料力学的有限元分析进行了大量的研究,但对于金属只进行了一些较为常见的材料在特定力学条件下的有限元分析,提出了一些材料力学性能指标和应力应变的关系。
2 ANSYS有限元模拟与试验室力学性能检测耦合
有限元分析就是将复杂的连续物理对象划分成一个个离散的子域,利用子域建立的近似的函数进行描述;推导求解处理所有子域误差以此来建立整体的分析方程,再通过计算机的数值计算处理功能,就可以利用数值求解方法解决任意复杂的问题[1]。
金属材料常规力学性能试验项目主要分为拉伸、硬度、冲击、工艺性能和疲劳试验五方面。
现行力学性能检测绝大多数是借助几何形状非常简单的标准试样装卡在普通的力学试验机上,在简单的应力状态下进行力学检测。
利用ANSYS有限元模拟力学检测试验,可以使整个试验过程能够直观的表现,并能建立力学检测数据与模拟参数关联的数据库,为模拟金属材料改变自身形状,改变服役条件后进行力学性能模拟分析奠定基础。
2.1 模拟拉伸试验
以模拟拉伸试验为例,国内拉伸试验方法标准为《GB/T 228.1-2010 金属材料室温拉伸试验方法》,主要测定的检测项目为:抗拉强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率以及n值、r 值等。
拉伸试样在拉伸的过程中一般要经历弹性、屈服、强化、颈缩四个阶段,试验数据是通过测量作用于试样的载荷F和试样原始标距部分的伸长L计算得出应力-应变图,从而得出相应的试验数据。
ANSYS模拟金属拉伸试验主要分为:建模、设置物理参数、设置加载条件和求解等几大部分。
根据拉伸试验的特点,模型可以简化成不考虑夹持部分,将一端圆弧末端固定,而在另一端圆弧末端施加位移载荷,这样既可以缩短计算时间、减少存储空间,同时也可以满足计算精度的要求,如图1。
因为金属材料大都是各向同性的,只需要输入DENS(密度)、EX(弹性模量)和NUXY(泊松比)定义即可。
加载条件的设置主要以测试材料实测的应力应变关系进行设置。
2.2 模拟数据库的建立
DENS(密度)、EX(弹性模量)和NUXY(泊松比)是表示材料自身特性的参数,其大小与材料本身的状态,例如元素含量,热处理状态等相关,与使用环境,受力状态无关。
模拟拉伸试验的意义在于通过对实际检测结果的耦合,推出不同材料自身的模拟参数(DENS、EX 和NUXY),此时这些模拟参数与实际材料的固有参数无关,是使模拟结果与实际检测相耦合的条件,并建立相互关联的数据库,流程如图2。
图2 关联数据库建立的流程图
3 金属构件的应用模拟
近年来,在金属力学性能测试领域中注意力更集中于“服役机件”而不是普通试样,模拟机件寿命试验有逐步发展成为一门独立学科的趋势。
如英国北海油田开发用金属材料及加拿大天然气管道构件,广泛采用模拟试验来研究金属材料的在特定条件下的使用性能,航空涡轮发动机的地面模拟试验在世界各国广泛采用[2]。
但这些金属构件的全尺寸模拟试验缺乏普遍性且实施比较困难(费用昂贵和技术复杂),更多地用于各种关键性构件的模拟测试中。
追踪了解金属材料的后加工形状和使用状态,通过计算机利用ANSYS建立相关模型,利用已有数据库中的模拟参数,对金属构件进行模拟分析,流程如图3所示,探求普通力学性能
测试方法所得到的金属力学性能判据与金属制件在真实服役条件下所显示的强度行为之间相互关联的各种规律性。
不仅实施简单,节约大量的人力物力,更重要的是可以普遍应用于各种金属构件,同时也为现实模拟服役条件下金属构件的力学性能提供更直接有效的指导。
图3 利用关联数据库模拟真实服役条件下力学性能的流程图
4 结束语
利用计算机模拟金属材料力学性能检测试验,能够直观对金属材料在整个试验过程中的应力应变状态进行分析,对未来建立金属材料检测数据库提供视觉素材。
通过有限元分析的模拟分析,使具有比较复杂的形状和大小不同的尺寸金属构件在真实服役条件下得到表征。
不仅能有效的预测金属材料在实际使用过程中应力应变的变化,为金属构件在服役条件下的失效分析、确定金属构件的合理设计、制造、安全使用和维护提供参考,还能对改进金属材料测试方法,提高测试精度提供一些新思路,同时也为现实模拟金属构件的力学性能提供更直接有效的指导。
参考文献
[1]张朝晖.ANSYS 12.0热分析工程应用实战手册[M].北京:中国铁道出版社,2010.
[2]曹用涛.金属力学性能测试进展[J].北京:理化检验-物理分册, 1994,30(5):22-25.。