力学性能试验培训课件(PPT 81张)
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力学性能试验培训课件
。
趋势分析
03
根据试验数据的趋势，预测材料的未来性能变化，为设计和应
用提供参考。
05 力学性能试验的常见问题与解决方案
试验数据偏差大
总结词
准确性与客观性是力学性能试验的关键，试验数据偏差大往 往是由于操作不规范、仪器设备误差、环境因素失控等因素 导致的。
详细描述
在试验过程中，应严格遵守操作规程，确保试样制备符合标 准要求；同时，对仪器设备进行定期检定和校准，以减少误 差；在试验过程中，应严格控制环境因素，如温度、湿度等 ，以保证试验数据的准确性。
。
屈服强度
屈服强度是材料在屈服点以下的应力-应变 曲线上的最大应力值。它反映了材料抵抗 塑性变形的能力。
塑性变形
塑性变形是材料在受力超过其弹性极限后 发生的不可逆变形。它反映了材料在承受 超过其弹性极限的应力时的适应能力。
试验结果评估
01
02
03
数据处理
对试验数据进行整理、分 析和处理，以消除异常值 和误差，确保数据的准确 性和可靠性。
质量控制的关键
通过对材料进行力学性能试验，可以 检测材料的缺陷和不足，及时发现并 解决问题，提高产品质量和可靠性。
力学性能试验的历史与发展
历史
力学性能试验起源于古代的工程实践，随着材料科学和技术的发展，逐渐形成了 系统的试验方法和理论。
发展
近年来，随着计算机技术和数值模拟方法的进步，力学性能试验逐渐向高精度、 高效率、自动化方向发展。同时，试验研究与理论分析、计算机模拟相结合，为 材料科学和工程实践提供了更为全面的数据支撑和理论指导。
目的
通过对材料进行力学性能试验，可以 评估材料的强度、硬度、韧性、耐磨 性等性能指标，进而用于产品设计、 选材和质量控制等方面。
力学性能试验培训
数据分析
根据试验数据，可以计算出材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度等力学参数。通过对这 些参数的分析，可以评估材料的力学性能并对其进行优化设计。此外，通过对试验数据的 比较和分析，还可以研究不同材料之间的性能差异和相似性。
05
材料冲击试验
材料冲击试验的原理及目的
原理
材料冲击试验是通过在规定条件下对试样施加冲击负荷，观察其断裂过程中 的形变和断裂行为，以评估材料的力学性能和结构安全性。
力学性能试验在产品设计中的应用
在产品设计中，了解材料的力学性能对于产品的结构设计和 安全性能至关重要。通过力学性能试验，可以获取材料的各 项力学性能指标，为产品的结构设计提供依据，确保产品的 安全性和可靠性。
例如，在设计一款新型桥梁时，需要通过拉伸试验、弯曲试 验和压缩试验等手段，了解所用钢材的力学性能指标，如抗 拉强度、屈服强度、伸长率等，为桥梁的结构设计提供依据 ，确保桥梁的安全性和稳定性。
材料冲击试验的试验过程及数据分析
试验过程
在规定的冲击条件下，对试样施加冲击负荷，记录冲击过程中的力和位移变化， 以及试样的断裂形态和断裂时间等数据。
数据分析
通过对试验过程中采集的数据进行分析，可以得出材料的冲击韧性、断裂强度等 力学性能指标，并对其力学性能进行评估和比较。
06
力学性能试验的应用与案例分析
VS
标准
力学性能试验应遵循相关的国际、国家和 行业标准，以确保试验结果的准确性和可 比性。例如，ASTM、ISO、GB等标准体 系中包含了大量的力学性能试验标准，涉 及材料和构件的力学性能测试方法、试样 制备、数据处理等方面。
力学性能试验的常用设备及工具
常用设备
力学性能试验常用的设备包括万能材料试验机、疲劳试验机、硬度计、冲击 试验机等。这些设备可以完成各种不同类型的力学性能试验，如拉伸、压缩 、弯曲、冲击、硬度等。
根据试验数据，可以计算出材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度等力学参数。通过对这 些参数的分析，可以评估材料的力学性能并对其进行优化设计。此外，通过对试验数据的 比较和分析，还可以研究不同材料之间的性能差异和相似性。
05
材料冲击试验
材料冲击试验的原理及目的
原理
材料冲击试验是通过在规定条件下对试样施加冲击负荷，观察其断裂过程中 的形变和断裂行为，以评估材料的力学性能和结构安全性。
力学性能试验在产品设计中的应用
在产品设计中，了解材料的力学性能对于产品的结构设计和 安全性能至关重要。通过力学性能试验，可以获取材料的各 项力学性能指标，为产品的结构设计提供依据，确保产品的 安全性和可靠性。
例如，在设计一款新型桥梁时，需要通过拉伸试验、弯曲试 验和压缩试验等手段，了解所用钢材的力学性能指标，如抗 拉强度、屈服强度、伸长率等，为桥梁的结构设计提供依据 ，确保桥梁的安全性和稳定性。
材料冲击试验的试验过程及数据分析
试验过程
在规定的冲击条件下，对试样施加冲击负荷，记录冲击过程中的力和位移变化， 以及试样的断裂形态和断裂时间等数据。
数据分析
通过对试验过程中采集的数据进行分析，可以得出材料的冲击韧性、断裂强度等 力学性能指标，并对其力学性能进行评估和比较。
06
力学性能试验的应用与案例分析
VS
标准
力学性能试验应遵循相关的国际、国家和 行业标准，以确保试验结果的准确性和可 比性。例如，ASTM、ISO、GB等标准体 系中包含了大量的力学性能试验标准，涉 及材料和构件的力学性能测试方法、试样 制备、数据处理等方面。
力学性能试验的常用设备及工具
常用设备
力学性能试验常用的设备包括万能材料试验机、疲劳试验机、硬度计、冲击 试验机等。这些设备可以完成各种不同类型的力学性能试验，如拉伸、压缩 、弯曲、冲击、硬度等。
力学性能试验培训
试样数量
试样数量按相应产品原则要求
12/13/2023
zzf
28
12/13/2023
zzf
29
试验注意事项
摆杆摆动平面旳两侧设置安全网，以预 防试样断裂飞出伤人。
冲击时在场人员须站在摆杆摆动平面旳 两侧，严防迎着摆锤站立。
摆杆扬起，安放试样时，任何人不准按 动摆杆下落按钮，以防摆杆下摆冲击伤 人。
12/很13/小202可3 不加垫片。 zzf
25
V型缺口夏比冲击试样对中夹钳
12/13/2023
zzf
26
试样与摆锤冲击试验机支座及砧座相对位置
12/13/2023
zzf
27
试验操作要点
操作过程
将摆锤扬起并锁住，从动指针拨到最大冲击能 量位置（数字显示装置清零），放好试样，释 放摆锤使其下落打断试样，任其向前继续摆动 直抵到达最高点后回摆动至最低点，使用制动 闸将摆锤刹住使其停止在垂直稳定位置，读取 吸收能量数值
冲击试验旳误差
吸收功＝弹性功＋塑性功＋断裂功＋试 样掷出＋机座振动＋空气阻力＋摩擦损 耗＋……
试样加工
打击中心对正
温度
12/13/2023
zzf
41
12/13/2023
zzf
42
总功相同韧性不同
12/13/2023
金属韧性一般随加载速度提升、温度降 低、应力集中程度加剧而降低。
材料旳冲击韧度不光取决于材料本身旳 内在原因。
12/13/2023
zzf
3
冲击试验原则
GB/T229-2023金属材料 夏比摆锤冲击试验措施 ISO148-1:2023,MOD 替代GB/T229-1994 2023年6月1日实施 其他有关原则 GB/T 18658-2023 摆锤式冲击试验机检验用夏比V型缺口
力学性能试验培训课件
疲劳试验
总结词 疲劳试验是测定材料在交变载荷 作用下力学性能的一种试验方法 。
试验步骤 试样的制备、安装、加载、变形 测量和数据记录等。
详细描述 通过疲劳试验可以了解材料的疲 劳极限、疲劳寿命和疲劳曲线等 参数，从而评估材料在承受交变 载荷时的性能表现。
试验原理 疲劳试验采用交变载荷对试样进 行加载，使试样产生交变应力直 至断裂。
04
试验设备与操作流程
试验设备介绍
01
02
03
试验机
用于测试材料或部件的力 学性能，如拉伸、压缩、 弯曲等。
辅助工具
包括夹具、支架、传感器 等，用于固定和测量试样 。
控制系统
用于控制试验机的运行和 数据采集。
设备操作流程
安装试样
根据试验类型选择合适的夹具 和支架，将试样安装到试验机 上。
开始试验
可靠性。
优化建议
根据试验结果，提出产品结构、材 料等方面的优化建议，提高产品的 性能和可靠性。
优化效果评估
对优化后的产品进行再次试验，评 估优化效果，确保改进措施的有效 性。
失效分析
失效模式识别
通过力学性能试验，观察和分析 产品的失效模式，如断裂、变形
等。
失效原因分析
结合试验结果和产品实际使用情 况，分析失效原因，如应力集中
、材料缺陷等。
预防措施制定
根据失效原因分析，制定相应的 预防措施，如改进设计、提高材
料质量等。
THANKS
谢谢您的观看
强度与韧性
总结词
描述材料抵抗外力作用的能力。
详细描述
强度是指材料在一定条件下所能承受的最大外力；韧性是指材料在受到外力作用 时抵抗断裂的能力，通常通过冲击试验面抵抗磨损和侵蚀的能力 。
力学性能试样培训ppt课件
5
1.取样部位
一 试样的一般要求
表1 45号钢取样部位对拉伸性能的影响
尺寸
d=40mm
d=45mm
d=50mm
d=60mm
部位
中心 1/4
中心 1/4
中心 1/4
中心 1/4
Rm/MPa A/%
649
671
679
702
785
801
584
603
26.0 24.2 12.8 10.2
6.2
8.0
27.1 25.7
对于宽度等于或小于20mm的不带头试样，除非产品标准中 另有规定，原始标距应等于50mm。
29
其余
图1
表B.1 矩形横截面比例试样 单位为毫米
b0
r
L0
k=5.65
Lc
试样
带头
不带头 编号
L0
k=11.3
Lc
带头
Lc 不带头
10
P1
P01
12.5
5.65 S0 ≥L0+b0/2
12
图A7 在六角钢上切取冲击样坯的位置
13
W 代 表 宽 度
t 代 表 厚 度
图A8 在矩形截面条钢上切取拉伸样坯的位置
14
图A9 在矩形截面条钢上切取冲击样坯的位置
15
图A10 在钢板上切取拉伸样坯的位置
16
图A11 在钢板上切取冲击样坯的位置
17
L 代 表 纵 向 取 样
T 代 表 横 向 取 样
图A12 在钢管上切取拉伸及弯曲样坯的位置
18
图A13 在钢管上切取冲击样坯的位置
19
图A14 在方形钢管上切取拉伸及弯曲样坯的位置 20
1.取样部位
一 试样的一般要求
表1 45号钢取样部位对拉伸性能的影响
尺寸
d=40mm
d=45mm
d=50mm
d=60mm
部位
中心 1/4
中心 1/4
中心 1/4
中心 1/4
Rm/MPa A/%
649
671
679
702
785
801
584
603
26.0 24.2 12.8 10.2
6.2
8.0
27.1 25.7
对于宽度等于或小于20mm的不带头试样，除非产品标准中 另有规定，原始标距应等于50mm。
29
其余
图1
表B.1 矩形横截面比例试样 单位为毫米
b0
r
L0
k=5.65
Lc
试样
带头
不带头 编号
L0
k=11.3
Lc
带头
Lc 不带头
10
P1
P01
12.5
5.65 S0 ≥L0+b0/2
12
图A7 在六角钢上切取冲击样坯的位置
13
W 代 表 宽 度
t 代 表 厚 度
图A8 在矩形截面条钢上切取拉伸样坯的位置
14
图A9 在矩形截面条钢上切取冲击样坯的位置
15
图A10 在钢板上切取拉伸样坯的位置
16
图A11 在钢板上切取冲击样坯的位置
17
L 代 表 纵 向 取 样
T 代 表 横 向 取 样
图A12 在钢管上切取拉伸及弯曲样坯的位置
18
图A13 在钢管上切取冲击样坯的位置
19
图A14 在方形钢管上切取拉伸及弯曲样坯的位置 20
力学性能测试课件
04
无损检测技术
超声检测
总结词
通过高频声波显示物体内部结构或缺陷的无 损检测方法。
详细描述
超声检测利用高频声波在物体中传播，当声 波遇到不同介质或结构时，会反射或折射， 通过分析这些声波信号可以判断物体内部的 缺陷或结构。该方法具有无损、快速、准确 等优点，广泛应用于材料和产品的无损检测 。
射线检测
测试标准与规范
01
02
03
04
国际标准
如ASTM、ISO等国际组织制 定的标准与规范。
国家标准
各个国家制定的标准与规范， 如GB/T系列标准。
行业标准
特定行业制定的标准与规范， 如航空、汽车等行业标准。
企业标准
企业根据自身需求制定的标准 与规范。
02
材料力学性能测试
拉伸测试
总结词
拉伸测试是评估材料在拉伸载荷下性 能的重要手段。
详细描述
通过拉伸测试，可以获得材料的弹性 模量、屈服强度、抗拉强度等力学性 能参数，从而评估材料在承受拉伸载 荷时的行为和性能。
压缩测试
总结词
压缩测试是评估材料在压缩载荷下性能的重要手段。
详细描述
通过压缩测试，可以获得材料的抗压强度、弹性模量等力学性能参数，从而评 估材料在承受压缩载荷时的行为和性能。
疲劳测试
总结词
通过施加循环变化的力，测量结构在疲 劳载荷下的响应和行为。
VS
详细描述
疲劳测试是评估结构在循环变化的力作用 下的性能。这种测试通常用于确定结构的 疲劳寿命和疲劳强度。在疲劳测试中，结 构会经历大量的循环加载，导致材料逐渐 损伤和断裂。通过疲劳测试，可以了解结 构的疲劳极限和疲劳寿命，以预测结构在 实际使用中的可靠性。
材料力学性能测试ppt课件
后使规定高度的摆锤下落，产生冲击载荷将试样折断，
如图所示。夏比冲击实验实质上就是通过能量转换
过程．测定试样在这种冲击载荷作用下折断时所吸收的
功。
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19
设摆锤的重力为F（N），摆锤旋转轴线到摆锤重心的 距离为L（m），若将其抬起的高度为H（m）、则此
时摆锤所具有的能量为：
E1 = F ٠H = FL（1 – COS α）
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27
第一节 压缩实验
对于一般金属材料而言．从拉伸实验得到的力学性能指标即可
满足工程设计相应用的要求，但对于一些低塑性材料，如铸铁、高
碳钢、工具钢和铸铝合金等,由于这些材料在拉伸时呈脆性断裂.故
其塑性指标无法求得.但假若采用压缩实验却可以测出它们在韧性
状态下的力学性能；实际上，许多结构、零件是在压缩载荷下工作
完整版PPT课件
21
试样
夏比冲击试样根据其缺口形状的不同要求可分为v 型缺口试样和u型缺口试样两种类型。
1. V型缺口试样 ①标准试样，标准试样是尺寸为10mm×10mm×55mm．
在长度中部开有2mm深v型缺口的试样。图(a)
②辅助小尺寸试样，当板材厚度在10mm以下无法切取标 准试样时，则根据技术条件规定.可以采用如图（b）所示 的两种辅助小尺寸试样，其宽度分别为7.5mm和5mm，试 样的其他尺寸及其偏差和缺口形状与图(a)中的要求相同.
的,所以研究材料在压缩时的力学性能,具有一定的工程实际意义.
压缩实验时,材料的力学性能可以用压力和变形的关系曲线表
示，称为压缩图.图a为低碳钢的压缩图,由图可见低碳钢在压缩时
存在弹性极限、比例极限、屈服极限.试验表明，低碳钢压缩时的
力学性能试验培训课件
力学性能试验培训课件汇报人：日期:•力学性能试验简介•试验设备与操作•材料力学性能目录•试验数据处理与分析•试验误差与质量控制•实际应用案例分析01力学性能试验简介力学性能试验是对材料或产品进行力学性能检测和评估的过程，包括拉伸、压缩、弯曲、冲击等试验。
定义评估材料的机械性能，如强度、硬度、韧性、耐磨性等，为产品设计、选材、工艺优化等提供依据。
目的定义与目的按照试验方式可分为静态和动态试验；按照试验对象可分为单向和多向加载试验。
拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、冲击试验、疲劳试验等。
试验类型与分类分类试验类型如ISO、ASTM、EN等标准，为全球范围内通用的力学性能试验标准。
国际标准国家标准企业标准各个国家根据自身情况制定相应的力学性能试验标准。
企业根据自身需求制定的力学性能试验标准，用于企业内部质量控制。
030201试验标准与规范02试验设备与操作试验设备介绍用于测试材料或部件的力学性能，如拉伸、压缩、弯曲等。
用于固定试样，确保试验过程中试样不会发生移动或滑脱。
用于测量力和变形等参数，确保试验数据的准确性。
用于控制试验过程，采集和处理试验数据。
试验机夹具传感器计算机控制系统试样准备安装夹具启动试验机数据采集与处理设备操作流程01020304根据试验要求，制备符合标准的试样。
将试样放置在夹具中，确保夹具固定牢固。
按照操作规程启动试验机。
通过计算机控制系统采集试验数据，并进行处理和分析。
定期对试验机进行检查，确保设备处于良好状态。
定期检查定期对试验机进行清洁保养，保持设备整洁。
清洁保养定期更换易损件，如传感器、夹具等，确保试验结果的准确性。
更换易损件对设备维护与保养情况进行记录，并定期形成报告。
记录与报告设备维护与保养03材料力学性能弹性模量是描述材料在弹性范围内抵抗变形能力的物理量。
总结词弹性模量是材料在受到外力作用时，单位面积上所发生的弹性变形量，反映了材料抵抗弹性变形的能力。
弹性模量越大，材料在相同变形下所需的应力越大，即材料的刚度越大。
工程材料学-材料的力学性能培训课件(共77张PPT)
变形的极限外力。ab段为弹性变形的非线性阶
段，此阶段很短，一般不容易观察到。
1.2.1 拉伸试验
2．屈服阶段（曲线cd段）
当拉力超过Fe后继续增加，达到Fs（即曲线上
c点）时，试样的伸长突然增加。在拉伸曲线上 表现为一横平线段 cd 。它说明此时拉力虽然没 有增加，但试样好象屈服于外力而自行伸长， 这种现象称为屈服现象。 cd 段称为屈服阶段， 它所对应的外力称为屈服力，以Fs表示。
静载荷：
是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。
材料的静载力学性能指标：
主要有强度、塑性、硬度等。
1.2.1 拉伸试验
1.2.1 拉伸试验
GB/T228-2002
标
准
拉
伸
试
样
1.2.1 拉伸试验
拉伸曲线 应力-应变曲线
应力σ＝F / S0
应变ε＝Δl / l0
1.2.1 拉伸试验
试样在拉伸时的伸长和断裂过程 a）试样 b）伸长 c）产生缩颈 d）断裂
上升。
1.2.1 拉伸试验
3．均匀塑形变形阶段（曲线de段） 在此阶段中，试样的一部分产生塑性变形，虽 然这一部分截面减小，使此处承受负荷能力下 降。但由续发展，使变形推移到试样的其它部位。
这样、变形和强化交替进行，就使试样各部位
产生了宏观上均匀的塑性变形。曲线上的d点是
互关系以及应用场合。
§1－1 材料的力学性能
1.1.1 概念与定义
材料的性能：材料在外界因素作用下所表现 出来的行为。
力学性能 物理性能 化学性能 工艺性能
1.1.1 概念与定义
材料的力学性能： 材料在一定环境因素下承受外加
载荷所表现出来的行为，通常表现
段，此阶段很短，一般不容易观察到。
1.2.1 拉伸试验
2．屈服阶段（曲线cd段）
当拉力超过Fe后继续增加，达到Fs（即曲线上
c点）时，试样的伸长突然增加。在拉伸曲线上 表现为一横平线段 cd 。它说明此时拉力虽然没 有增加，但试样好象屈服于外力而自行伸长， 这种现象称为屈服现象。 cd 段称为屈服阶段， 它所对应的外力称为屈服力，以Fs表示。
静载荷：
是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。
材料的静载力学性能指标：
主要有强度、塑性、硬度等。
1.2.1 拉伸试验
1.2.1 拉伸试验
GB/T228-2002
标
准
拉
伸
试
样
1.2.1 拉伸试验
拉伸曲线 应力-应变曲线
应力σ＝F / S0
应变ε＝Δl / l0
1.2.1 拉伸试验
试样在拉伸时的伸长和断裂过程 a）试样 b）伸长 c）产生缩颈 d）断裂
上升。
1.2.1 拉伸试验
3．均匀塑形变形阶段（曲线de段） 在此阶段中，试样的一部分产生塑性变形，虽 然这一部分截面减小，使此处承受负荷能力下 降。但由续发展，使变形推移到试样的其它部位。
这样、变形和强化交替进行，就使试样各部位
产生了宏观上均匀的塑性变形。曲线上的d点是
互关系以及应用场合。
§1－1 材料的力学性能
1.1.1 概念与定义
材料的性能：材料在外界因素作用下所表现 出来的行为。
力学性能 物理性能 化学性能 工艺性能
1.1.1 概念与定义
材料的力学性能： 材料在一定环境因素下承受外加
载荷所表现出来的行为，通常表现
01-力学性能试验-第一章PPT课件
五、成形性：
材料的塑性和成形性都是表征其在外力作用下连续性不被破坏，或不 导致不可逆的永久变形的能力，它取决于材料本身的性能和具体的变形 条件。评价成形性的试验有：顶锻、弯曲、反复弯曲、杯突，管子的扩 口、缩口、压扁、卷边，线材的扭转；钢板的n值、r值。
—— Page2288
第一章 金属材料基础知识
—— Page77
第一章 金属材料基础知识
金属中缺陷的种类很多，根据晶体缺陷的几何特征，可
分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。
置换原子
间隙原子
(1) 点缺陷： 缺陷呈点状分布，常见的有
晶格空位、间隙原子等，使得周 围原子发生撑开或靠拢，晶格畸 变。
晶格空位
点缺陷示意图
—— Page88
第一章 金属材料基础知识
断后伸长率和断面收缩率是材料最重要的塑性指标。
—— Page2277
第一章 金属材料基础知识
三、硬度：
硬度是材料表面抵抗另一种物体压入时所产生的塑性变形抗力的大 小。常用的有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。
硬度高，耐磨性好。 硬度与强度间存在近似的对应关系。
四、韧性：
为防止结构材料在使用状态下脆性断裂，要求材料在弹性变形、塑 性变形和断裂过程中吸收较大的能量，即韧性。
—— Page44
第一章 金属材料基础知识
——体心立方晶格： α-Fe ——面心立方晶格： Al、Cu、Pb、γ-Fe ——密排六方晶格： Mg、Zn
★ 晶格类型不同，原 子排列方式、致密度、 晶格常数等就不同，金 属力学性能也将随之发 生变化。
—— Page55
第一章 金属材料基础知识
以色列科学家舍特曼获得2011年诺贝尔化学奖
固体金属均是晶体（有规则的外形、固定的熔点，有各 向异性）。
材料的塑性和成形性都是表征其在外力作用下连续性不被破坏，或不 导致不可逆的永久变形的能力，它取决于材料本身的性能和具体的变形 条件。评价成形性的试验有：顶锻、弯曲、反复弯曲、杯突，管子的扩 口、缩口、压扁、卷边，线材的扭转；钢板的n值、r值。
—— Page2288
第一章 金属材料基础知识
—— Page77
第一章 金属材料基础知识
金属中缺陷的种类很多，根据晶体缺陷的几何特征，可
分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。
置换原子
间隙原子
(1) 点缺陷： 缺陷呈点状分布，常见的有
晶格空位、间隙原子等，使得周 围原子发生撑开或靠拢，晶格畸 变。
晶格空位
点缺陷示意图
—— Page88
第一章 金属材料基础知识
断后伸长率和断面收缩率是材料最重要的塑性指标。
—— Page2277
第一章 金属材料基础知识
三、硬度：
硬度是材料表面抵抗另一种物体压入时所产生的塑性变形抗力的大 小。常用的有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。
硬度高，耐磨性好。 硬度与强度间存在近似的对应关系。
四、韧性：
为防止结构材料在使用状态下脆性断裂，要求材料在弹性变形、塑 性变形和断裂过程中吸收较大的能量，即韧性。
—— Page44
第一章 金属材料基础知识
——体心立方晶格： α-Fe ——面心立方晶格： Al、Cu、Pb、γ-Fe ——密排六方晶格： Mg、Zn
★ 晶格类型不同，原 子排列方式、致密度、 晶格常数等就不同，金 属力学性能也将随之发 生变化。
—— Page55
第一章 金属材料基础知识
以色列科学家舍特曼获得2011年诺贝尔化学奖
固体金属均是晶体（有规则的外形、固定的熔点，有各 向异性）。
力学性能试验培训课件
按试样的形状可以分为拉伸试验、压缩 试验、弯曲试验等。
按试验温度可以分为常温试验、高温试 验和低温试验。
按试样的制备可以分为铸件试验、焊接 件试验、热处理件试验等。
力学性能试验的标准与规范
力学性能试验需要遵循一定的标准与规范，以确 保试验结果的准确性和可靠性。
如GB/T 228-2010是金属材料室温拉伸试验方法 的标准。ASTM E21-17是使用液压万能材料试验 机的标准方法
失效分析
稳健性评估
对材料的失效进行分析，包括应力腐蚀、疲 劳失效等，以评估材料的可靠性。
通过对材料的稳健性评估，如田口分析等， 以评估材料在不同环境条件下的性能表现。
04
力学性能试验在产品质量控制中的应 用
在生产过程中的质量控制
原材料力学性能检测
01
对各种原材料进行力学性能检测，如拉伸、冲击、硬度等，确
试验方法
将试样安装在试验机上，以一定速度拉伸，记录试样的变形 量、负荷、位移等数据，绘制拉伸曲线。
材料压缩试验
定义和原理
材料压缩试验是通过逐渐增大压力，测定材料在压缩过程中的各项力学性能 指标，如抗压强度、变形量等。
试验方法
将试样安装在试验机上，以一定速度压缩，记录试样的变形量、负荷、位移 等数据，绘制压缩曲线。
材料弯曲试验
定义和原理
材料弯曲试验是通过将试样放在上下两个支座上，在试样跨度中施加弯曲力矩， 测定材料在弯曲过程中的各项力学性能指标，如抗弯强度、挠度等。
试验方法
将试样安装在试验机上，在规定跨度下施加弯曲力矩，记录试样的变形量、负荷 、位移等数据，绘制弯曲曲线。
材料冲击试验
定义和原理
材料冲击试验是通过在规定条件下，用冲击试验机对材料进 行冲击加载，测定材料在冲击状态下的各项力学性能指标， 如冲击韧性、抗冲击强度等。
按试验温度可以分为常温试验、高温试 验和低温试验。
按试样的制备可以分为铸件试验、焊接 件试验、热处理件试验等。
力学性能试验的标准与规范
力学性能试验需要遵循一定的标准与规范，以确 保试验结果的准确性和可靠性。
如GB/T 228-2010是金属材料室温拉伸试验方法 的标准。ASTM E21-17是使用液压万能材料试验 机的标准方法
失效分析
稳健性评估
对材料的失效进行分析，包括应力腐蚀、疲 劳失效等，以评估材料的可靠性。
通过对材料的稳健性评估，如田口分析等， 以评估材料在不同环境条件下的性能表现。
04
力学性能试验在产品质量控制中的应 用
在生产过程中的质量控制
原材料力学性能检测
01
对各种原材料进行力学性能检测，如拉伸、冲击、硬度等，确
试验方法
将试样安装在试验机上，以一定速度拉伸，记录试样的变形 量、负荷、位移等数据，绘制拉伸曲线。
材料压缩试验
定义和原理
材料压缩试验是通过逐渐增大压力，测定材料在压缩过程中的各项力学性能 指标，如抗压强度、变形量等。
试验方法
将试样安装在试验机上，以一定速度压缩，记录试样的变形量、负荷、位移 等数据，绘制压缩曲线。
材料弯曲试验
定义和原理
材料弯曲试验是通过将试样放在上下两个支座上，在试样跨度中施加弯曲力矩， 测定材料在弯曲过程中的各项力学性能指标，如抗弯强度、挠度等。
试验方法
将试样安装在试验机上，在规定跨度下施加弯曲力矩，记录试样的变形量、负荷 、位移等数据，绘制弯曲曲线。
材料冲击试验
定义和原理
材料冲击试验是通过在规定条件下，用冲击试验机对材料进 行冲击加载，测定材料在冲击状态下的各项力学性能指标， 如冲击韧性、抗冲击强度等。
力学性能试验培训课件
试验步骤
详细介绍试样制备、安装、调整、 测试和数据处理的完整流程。
数据分析
介绍如何根据测试数据计算材料的 弹性模量、屈服强度和抗拉强度等 力学性能指标。
压缩试验
试验原理
试验设备
介绍材料在压缩过程中的力学行为和基本物 理概念，如弹性极限、屈服点、抗压强度等 。
详细描述压缩试验机的结构、工作原理和操 作方法。
误差估计
对测量数据的误差进行估计，以评估测量结果的可靠性和精度。
误差修正
根据误差估计结果，对测量数据进行修正，以提高测量结果的准 确性和精度。
04
力学性能试验设备与操作规程
试验机类型及组成
试验机的基本类型
包括拉伸、压缩、弯曲、剪切、疲劳等。
试验机的组成
试验机主要由主机、控制系统、测量系统、附属设备和试样组成。
试验步骤
数据分析
详细介绍试样制备、安装、调整、测试和数 据处理的完整流程。
介绍如何根据测试数据计算材料的弹性模量 、屈服强度和抗压强度等力学性能指标。
弯曲试验
试验原理
介绍材料在弯曲过程中的力学行为 和基本物理概念，如弹性极限、屈 服点、抗弯强度等。
试验设备
详细描述弯曲试验机的结构、工作 原理和操作方法。
05
力学性能试验标准与规范
国家标准
1
GB/T 228.1-2010金属材料拉伸试验 第1部分 ：室温试验方法
2
GB/T 228.2-2015金属材料拉伸试验 第2部分 ：高温试验方法
3
GB/T 228.3-2010金属材料拉伸试验 第3部分 ：蠕变、持久和高温蠕变试验总则
行业标准
HB 5145-1996金属材料室温拉伸试验方法
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• 冲击试验试样尺寸：
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焊接冲击试样
• 焊接接头取样方法：焊接接头冲击试验时，试
样缺口位置应按要求开在焊缝、熔合线或热影 响区，缺口轴线应垂直焊缝表面。 • 焊接接头冲击试样的热影响区缺口位置：其缺 口轴线与熔合线的距离 t 应由产品技术条件规 定 • 焊缝金属冲击试样 • 热影响区冲击试样
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冲击试样
• V型缺口冲击试样
• U型缺口冲击试样
• 小尺寸冲击试样
• 冲击试样的加工
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夏比缺口试样尺寸
V型缺口 缺口角度 缺口半径 缺口底部粗糙度 缺口厚度(深度) 试样厚度 试样宽度 试样长度 试样半长度
3个试样冲击功平均值标准值 小于标准值的试样最多一个 每个单个试验值不小于标准值的70%。
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术语及定义
• 冲击吸收功：规定形状和尺寸的试样在冲击试
验力一次作用下折断时所吸收的功 • 脆性断面率：脆性断口面积占试样断口总面积 的百分率 • 冲击吸收功-温度曲线：在一系列不同温度的冲 击试验中，冲击吸收功与试验温度的关系曲线 • 韧脆转变温度：在一系列不同温度的冲击试验 中，冲击吸收功急剧变化或断口韧性急剧转变 的温度区域
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冲击试验的应用
• 作为韧性指标，为设计选材和研制新型
• • • • •
材料提供依据 检查和控制冶金产品质量 监督热加工工艺质量 评定材料在不同温度下的脆性转化趋势 确定应变时效敏感性 缺口敏感性指标。
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试验
• 室温冲击试验应在10～35℃进行,温度要求严格的
• • • • •
试验应在20士2℃进行。 试验机一般在摆锤最大能量的 10% ～ 90% 范围内使 用。 试验前应检查摆锤空打时被动指针回零差不应超 过最小分度值的四分之一。 尺寸测量。 试样应紧贴支座放置，缺口对称面与两支座对称 面偏差不应大于0.5mm。 试验温度，过冷（热）度
力学性能试验培训
1. 1.金属工艺性能 2. 2.
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1.金属的韧性
• 定义：金属在断裂前吸收变形能量的能
力。 • 分类：静力韧性、冲击韧性、断裂韧性。 • 金属韧性通常随加载速度提高、温度降 低、应力集中程度加剧而减少。 • 材料的冲击韧度不光取决于材料本身的 内在因素。
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• 缺口在焊缝、熔合线或HAZ的位置
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冲击试验标准
• GB/T229-1994 金属夏比缺口冲击试验方法
eqvIS01482-1983 IS0832-1976 • 代替GB/T229-84 GB2106-80 GB4159-84 GB5775-86 • GB/T12788 金属夏比冲击断口测定方法 • GB/T4158 金属艾氏冲击试验方法
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水+冰
乙醇+干冰 无水乙醇+液氮 液氮
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冲击试验结果
• 数值修约
• 结果表示：AkV，AkU2，AkU5
• 不同类型和尺寸试样的试验结果不能直
接对比和换算。 • a k值
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U型缺口 / 1±0.07 1.6m 8±0.05，5±0.05 10±0.05 10±0.10 55±0.60 27.5±0.30
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45±2 0.25±0.025 1.6m 8±0.05 10±0.05 10±0.10 55±0.60 27.5±0.30
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试验设备
• 冲击试验机打击能量：30OJ和150J • 打击速度：5.0～5.5m/s。
• 试验机的试样支座及摆锤刀刃尺寸
• 试验机的并定期检定 • 温度控制装置：温度稳定在土2℃之内。 • 恒温槽容量和介质。 • 温度测量精度<1°C。
2019/2/18 Prof. Wang Bin, Testing Center, S用范围：本标准适用于温度在-192～
1000℃范围内金属夏比V型缺口和U型缺口 试样的冲击试验。 其他类型缺口及无缺口试样的冲击试验可 参考本标准。 • 试验原理：用规定高度的摆锤对处于简支 梁状态的缺口试样进行一次性打击,测量 试样折断时的冲击吸收功。
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冲击吸收功结果报告
• 由于试验机打击能量不足使试样未完全折断时，
应在试验数据之前加大于符号“>”； • 其他情况则应注明“未折断”。 • 冲击吸收功应至少保留两位有效数字
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冲击吸收功结果判定
• 第一次测试合格判据
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试验用介质
试验温度,℃
>200 200～>35
介质
空气加热 高温油
<10～0
0～-70 -70～-105 -105～-192