陶瓷力学性能的测试方法
陶瓷三点弯曲试验方法(二)
陶瓷三点弯曲试验方法(二)陶瓷三点弯曲试验方法概述陶瓷是一种常见但也脆弱的材料，为了评估其强度和耐久性，在研究和应用过程中需要进行各种试验。
其中，陶瓷三点弯曲试验是一种经典的方法，用于评估陶瓷材料的力学性能。
本文将详细说明这种试验方法以及使用的各种技术。
方法步骤1.准备样品：根据需要的尺寸和形状，制备陶瓷样品。
通常使用圆环或矩形形状的样品。
2.安装样品：将样品放置在三点弯曲试验机的支撑装置上。
确保样品与支撑点的接触是平稳而稳固的。
3.调整距离：根据试验要求，调整支撑点之间的距离。
距离的选择将影响试验结果。
4.施加负荷：使用试验机的上负荷头，在样品正中央施加垂直向下的力。
开始时，施加的力应逐渐增加，直到样品发生破坏。
5.记录数据：在施加力的过程中，实时记录样品弯曲的负荷和位移数据。
6.分析结果：根据试验数据，计算样品的弯曲应力-应变曲线和弯曲强度等力学性能参数。
试验技术预压技术预压技术是为了减小试样的不均匀应变，提高试验结果的准确性。
这种技术在施加主要负荷之前，先施加一个较小的预压力。
预压力的大小应根据具体陶瓷材料的强度和试验需求来确定。
支撑装置选择支撑装置的选择也会对试验结果产生影响。
常用的支撑装置有支承条和球形支撑。
支承条适用于较薄的样本，而球形支撑适用于较厚的样本。
根据试样的形状和尺寸，选择合适的支撑装置可以减小应变集中的问题。
加载速率加载速率决定了试验的时间和对样品的影响程度。
较高的加载速率可以得到更高的应力和破坏强度，但同时可能引起额外的热效应和应力集中。
适当的加载速率应根据材料的性质和试验的目的来选择。
结论陶瓷三点弯曲试验是评估陶瓷材料力学性能的一种重要方法。
通过准确的试验步骤和合适的技术选择，可以获得可靠的力学性能参数，为陶瓷材料的研究和应用提供有力支持。
以上就是陶瓷三点弯曲试验方法的相关内容，包括方法步骤、试验技术和结论。
希望本文对您的研究和实践工作有所帮助。
陶瓷材料的力学性能检测方法.
陶瓷材料力学性能的检测方法为了有效而合理的利用材料，必须对材料的性能充分的了解。
材料的性能包括物理性能、化学性能、机械性能和工艺性能等方面。
物理性能包括密度、熔点、导热性、导电性、光学性能、磁性等。
化学性能包括耐氧化性、耐磨蚀性、化学稳定性等。
工艺性能指材料的加工性能，如成型性能、烧结性能、焊接性能、切削性能等。
机械性能亦称为力学性能，主要包括强度、弹性模量、塑性、韧性和硬度等。
而陶瓷材料通常来说在弹性变形后立即发生脆性断裂，不出现塑性变形或很难发生塑性变形，因此对陶瓷材料而言，人们对其力学性能的分析主要集中在弯曲强度、断裂韧性和硬度上，本文在此基础上对其力学性能检测方法做了简单介绍。
1. 弯曲强度弯曲实验一般分三点弯曲和四点弯曲两种，如图1-1所示。
四点弯曲的试样中部受到的是纯弯曲，弯曲应力计算公式就是在这种条件下建立起来的，因此四点弯曲得到的结果比较精确。
而三点弯曲时梁各个部位受到的横力弯曲，所以计算的结果是近似的。
但是这种近似满足大多数工程要求，并且三点弯曲的夹具简单，测试方便，因而也得到广泛应用。
图1-1 三点弯曲和四点弯曲示意图由材料力学得到，在纯弯曲且弹性变形范围内，如果指定截面的弯矩为M ，该截面对中性轴的惯性矩为I z ，那么距中性轴距离为y 点的应力大小为：zI My =σ在图1-1的四点弯曲中，最大应力出现在两加载点之间的截面上离中性轴最远的点，其大小为：=∙⎪⎭⎫⎝⎛∙=zI y a P max max 21σ⎪⎩⎪⎨⎧圆形截面 16矩形截面 332DPa bh Paπ其中P 为载荷的大小，a 为两个加载点中的任何一个距支点的距离，b 和h 分别为矩形截面试样的宽度和高度，而D 为圆形截面试样的直径。
因此当材料断裂时所施加载荷所对应的应力就材料的抗弯强度。
而对于三点弯曲，最大应力出现在梁的中间，也就是与加载点重合的截面上离中性轴最远的点，其大小为：=∙⎪⎭⎫⎝⎛∙=zI y a P l max max 4σ⎪⎩⎪⎨⎧圆形截面 8矩形截面 2332DPl bh Plπ式中l 为两个支点之间的距离（也称为试样的跨度）。
陶瓷力学性能
第一节 陶瓷弹性性能
什么是弹性变形？
材料受外力作用后原子偏离其平衡位置和产生很小变形 的过程，当外力被撤除后，原子又能恢复原状，这种现 象叫作弹性变形。
胡克定律：
σ=Eε
E为材料常数，称为杨氏模量或弹性模量（拉伸变形）
τ=Gγ
G为材料常数，称为剪切模量
σ =K εv
压缩应力σ与体积应变εv的关系系数K为压缩模量
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理论断裂强度
理论断裂强度与杨氏模量值有以下的简单关系：
σth≈E/10。
陶瓷材料杨氏模量的平均值较金属大10倍，因此从理论上 预计，陶瓷材料的强度应该比金属高。但是实验表明，陶瓷材 料的强度总体上比金属要低，原因主要是陶瓷中存在有大量的
缺陷和微裂纹，因此大大降低了材料的强度。
➢金属材料的硬度测定时测表面的塑性变形程度，因此金属材 料的硬度与强度之间有直接的对应关系。而陶瓷材料属于脆性 材料，硬度测定时，在压头压入区域会发生包括压缩剪断等复 合破坏的伪塑性变形。因此陶瓷材料的硬度很难与强度直接对 应起来。
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陶瓷材料硬度测试的特点
➢可沿用金属材料硬度测试方法 ➢试验方法及设备渐变，试样小而经济 ➢硬度作为材料的本身物性参数，可获得稳定的数值
➢实际上是在外力的作用下原子间距由平衡位产生很小位移 的结果。这个原子间微小的位移所允许的临界值很小，超 过此值，就会产生化学键的断裂（室温下的陶瓷）或产生 原子面滑移塑性变形（高温下的陶瓷）。弹性模量反应的 是原子间距的微小变化所需外力的大小。
两原子间的平衡距离为d，弹性模量即是两原子间从d0离开 或靠近时所需要的外力，即d0处曲线的斜率。尽管原
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陶瓷的抗弯强度测试标准
陶瓷的抗弯强度测试标准陶瓷材料作为一种重要的工程材料，在许多领域都有广泛的应用，如航空航天、电子、医疗等。
抗弯强度是陶瓷材料的重要力学性能之一，对于评估其可靠性和耐久性具有重要意义。
本文将详细介绍陶瓷的抗弯强度测试标准，以确保准确评估陶瓷材料的性能。
一、测试原理抗弯强度是指陶瓷材料在受到弯曲载荷作用下，抵抗破坏的能力。
在抗弯强度测试中，通常采用三点弯曲或四点弯曲试验方法，通过施加一定的载荷，使试样在跨距中央产生弯曲变形，直至破裂。
根据试样的破坏载荷和几何尺寸，可以计算出抗弯强度。
二、试样制备1.试样尺寸：根据国际标准或相关行业标准，选择合适的试样尺寸。
通常采用的试样尺寸为长×宽×高为3×4×35mm 的长方体试样。
2.试样制备方法：采用精密加工设备，如切割机、磨床等，对陶瓷材料进行切割、磨削，以获得符合尺寸要求的试样。
在制备过程中，应避免产生裂纹、缺陷等，保证试样的完整性。
三、试验步骤1.试样放置：将制备好的试样放置在试验机的支座上，确保试样跨距中央与支座中心对齐。
2.载荷施加：通过试验机施加一定的载荷，使试样产生弯曲变形。
载荷的施加速度应保持稳定，通常在0.5-5mm/min的范围内。
3.数据记录：在试验过程中，实时记录载荷、位移等参数，直至试样破裂。
4.结果计算：根据记录的载荷和试样几何尺寸，利用公式计算出抗弯强度。
四、结果评估根据计算结果，可以对陶瓷材料的抗弯强度进行评估。
通常，抗弯强度越高，陶瓷材料的抵抗外力破坏的能力越强。
通过与行业标准或其他陶瓷材料的抗弯强度进行对比，可以判断该陶瓷材料的性能优劣。
同时，还可以结合其他力学性能指标，如弹性模量、断裂韧性等，对陶瓷材料进行更全面的性能评价。
五、注意事项在进行陶瓷的抗弯强度测试时，需要注意以下几点：1.保持试验环境的恒温恒湿，避免环境因素对试验结果产生影响。
2.在试样制备过程中，应严格控制加工参数，确保试样的几何尺寸精度和表面质量。
陶瓷力学性能检测之硬度检测
陶瓷力学性能检测之硬度检测一、概述陶瓷材料及制品在人们的生产生活中发挥着重要的作用，因其重要性，陶瓷检测也显得重要。
下面就陶瓷的化学性能、力学性能等方面做一下简单介绍，供企业个人做为参考。
陶瓷材料的检测性能包括物理性能、化学性能、热学性能、电学性能等方面，其中物理性能、化学性能和力学性能是其主要的检测重点。
物理性能包括密度、熔点、导热性、导电性、光学性能、磁性等。
化学性能包括耐氧化性、耐磨蚀性、化学稳定性等。
而陶瓷材料通常来说在弹性变形后立即发生脆性断裂，不出现塑性变形或很难发生塑性变形，因此对陶瓷材料而言，人们对其力学性能的分析主要集中在弯曲强度、断裂韧性和硬度上，下文主要以科标检测为例来介绍下陶瓷力学性能中硬度检测的相关原理，科标检测专业提供相应的陶瓷材料检测，检测结果精准，出具报告，因此有一定的参考价值！二、硬度检测介绍陶瓷材料中，通常采用的是维氏硬度与莫氏硬度。
维氏硬度的测量是将一个相对夹角为136°的正四棱锥金刚石压头在一定的负荷下压入试样表面，经过一定时间的保持后卸载，测定压痕两对面线的长度并取其平均值（d）计算压痕的实际面积，负荷和所测面积的比值就是维氏硬度，用HV表示。
经几何换算后得到：压痕的对角线长度一般通过显微镜测量，工作面要和底面平行，粗糙度分别在Ra0.1和Ra0.8以下，而实验力根据试样的厚度和硬度一般在9.8~980N。
一般要求试样的最小厚度至少为压痕对角线长度的1.5倍，否则结果会有误差。
为了保证所测数值的准确性，要求两对角线长度相差较小，加压保持时间在10~30s之间。
另外，在陶瓷材料中经常使用到的硬度还有莫氏硬度。
莫氏硬度是应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试试样的表面而发生划痕，其硬度值并非绝对硬度值，而是按硬度的顺序表示的值。
莫氏硬度现在一般认定有15级，其中1级滑石最软，15级金刚石最硬，各级代表材料如表3-1所示：表3-1 莫氏硬度表分级代表材料分级代表材料分级代表材料1 滑石2 石膏3 方解石4 萤石5 磷灰石6 正长石7 石英玻璃8 石英9 黄玉10 石榴石11 熔融氧化12 刚玉铝13 碳化硅14 碳化硼15 金刚石。
三点弯曲与四点弯曲测量陶瓷材料的要求
三点弯曲与四点弯曲测量陶瓷材料的要求一、引言在陶瓷材料的研究和应用过程中，对其力学性能进行准确测量是非常重要的。
而三点弯曲和四点弯曲测试是常用的力学测试方法之一，用于评估陶瓷材料的抗弯强度和韧性。
本文将对三点弯曲与四点弯曲测试的要求进行深入探讨，并探讨其在陶瓷材料研究中的重要性。
二、三点弯曲和四点弯曲测试的原理和区别1. 三点弯曲测试三点弯曲测试是通过施加一个垂直于试样中部的载荷，使得试样产生曲率，从而测定材料的抗弯强度和韧性。
在这种测试方法中，试样呈梁状，并且加载和支撑点的位置是固定的。
通过测量试样在断裂前的挠度和载荷大小，可以计算出材料的弯曲模量、抗弯强度等力学性能指标。
2. 四点弯曲测试四点弯曲测试与三点弯曲测试类似，但其加载和支撑点的位置不同。
四点弯曲测试中，加载点位于试样的两端，而支撑点位于加载点的中间位置。
这种加载方式可以减小加载点和支撑点的影响，使得测试结果更为准确。
3. 两种测试方法的区别三点弯曲测试和四点弯曲测试在加载和支撑点的位置上存在区别，这会对试样产生的应力和变形分布产生影响。
一般来说，四点弯曲测试在试验过程中对试样的边界影响更小，因此更适合用于脆性材料的测试。
而三点弯曲测试则更容易进行，因此在工程应用中较为常见。
三、三点弯曲和四点弯曲测试对陶瓷材料的要求1. 试样的制备在进行三点弯曲和四点弯曲测试前，首先需要精确制备试样。
对于陶瓷材料来说，试样的尺寸和表面质量要求非常严格，否则会对测试结果产生影响。
特别是在进行四点弯曲测试时，试样的尺寸、形状和平整度对测试结果影响较大。
2. 载荷和速率控制在进行弯曲测试时，载荷和速率的控制对于测试结果的准确性至关重要。
尤其是在测定材料的抗弯强度时，需要确保载荷的施加和卸载过程平稳、均匀，以避免试样出现不可逆的损伤。
3. 试验环境的控制在进行三点弯曲和四点弯曲测试时，试验环境的温度和湿度对于试样的力学性能也有一定影响。
特别是对于某些特殊的陶瓷材料，在进行弯曲测试前需要对试验环境进行严格控制，以保证测试结果的准确性。
「陶瓷材料的力学性能检测方法」
「陶瓷材料的力学性能检测方法」陶瓷材料是一种类型的无机非金属材料，具有硬度高、耐磨损、抗腐蚀等特点，在许多领域都有广泛的应用。
然而，由于其特殊的物理和化学性质，陶瓷材料的力学性能检测相对较为复杂。
本文将介绍一些常用的陶瓷材料力学性能检测方法。
1.弹性模量测定弹性模量是衡量材料刚性的重要指标，可以反映材料在受力时的变形能力。
常用的弹性模量测试方法有压缩试验、拉伸试验和弯曲试验。
其中，拉伸试验可以通过拉伸杆比天平来确定材料的弹性模量。
2.拉伸强度和抗压强度测定拉伸强度和抗压强度是评价材料抗拉性能和抗压性能的指标。
拉伸试验可以通过引伸计和力传感器来测量材料在拉伸过程中的载荷和伸长量，从而计算出拉伸强度。
而抗压试验可以通过压力传感器来测量材料受到的压缩应力，从而计算出抗压强度。
3.硬度测试硬度是评价材料抗外力作用下抵抗表面变形和损坏的能力。
陶瓷材料的硬度测定方法有洛氏硬度试验、维氏硬度试验和显微硬度试验等。
其中，洛氏硬度试验是最常用的方法，通过在材料表面施加一定载荷并测量印痕的大小来确定硬度值。
4.断裂韧性测试断裂韧性是衡量材料在受到应力时抵抗断裂的能力，特别适用于陶瓷材料的力学性能评价。
常用的断裂韧性测试方法有缺口冲击试验、三点弯曲试验和压瓷强度试验等。
其中，缺口冲击试验被广泛应用于陶瓷材料的断裂韧性测试，通过在标准试样上制造缺口并施加冲击载荷来测定材料的断裂韧性。
5.耐磨试验耐磨性是评价材料抗磨损能力的指标。
常用的耐磨试验方法有滑动磨损试验、砂轮磨损试验和磨料磨损试验等。
这些试验方法均通过在材料表面施加一定的磨损载荷并测量磨损量来评估材料的耐磨性能。
总之，陶瓷材料的力学性能检测方法是多样化且复杂的，需要根据具体材料的特性和使用环境的需求来选择合适的测试方法。
以上介绍的几种方法是其中常用的方法，可以为陶瓷材料的力学性能评价提供一定的参考。
精细陶瓷高温弯曲强度试验方法
精细陶瓷高温弯曲强度试验方法
精细陶瓷高温弯曲强度试验方法
为了评估精细陶瓷在高温下的力学性能，常常使用弯曲强度试验。
试验方法如下：
1. 准备样品：从精细陶瓷制品中制备出合适的试样，通常为长
方形块状。
试样尺寸应符合标准尺寸，并且表面光洁平整，无明显缺
陷和损伤。
2. 装置实验台：在实验台上放置支撑装置和测量装置。
支撑装
置为两个支撑点，其距离应与试样长度相等，并能保证试样在弯曲时
不发生滑动。
测量装置为两个相对的探针，用于测量试样变形。
3. 装置试样：将试样放置在支撑装置上，接近探针位置。
通过
微调系统将试样压紧，确保试样与支撑装置和探针之间没有任何空隙。
4. 施加载荷：使用电动机驱动加载荷，逐渐增加载荷直至样品
断裂。
记录每个载荷值和样品断裂时的载荷值。
5. 计算弯曲强度：根据载荷和样品尺寸计算弯曲应力，然后计
算出弯曲强度。
弯曲强度可以表示为试样断裂时的最大应力值。
6. 高温试验：将实验环境升温至高温，通常为1000°C以上，
重复步骤2至5。
通过高温弯曲强度试验，可以评估精细陶瓷的高温耐久性和机械
性能。
陶瓷弯曲强度测试
陶瓷弯曲强度测试是一种用于评估陶瓷材料弯曲性能的实验方法。
以下是一般的测试步骤：
1. 样品制备：根据需要制备一定长度和宽度的陶瓷样品，并进行必要的切割和打磨处理，以保证样品表面光滑。
2. 装置准备：准备好弯曲试验装置，包括试验机、夹具、弯曲模具等。
3. 加载试样：将制备好的陶瓷样品放置在弯曲试验机的夹具中，并进行适当的预紧力加载，以消除样品的初始应力。
4. 弯曲试样：将弯曲模具安装到试验机上，并将陶瓷样品放置在模具中间。
然后，通过试验机对模具施加一定的弯曲力，使样品发生弯曲变形。
5. 记录变形数据：在弯曲过程中，使用应变计等测试设备记录样品的变形数据，包括弯曲角度、应变量等。
6. 结束试验：当样品达到设定的弯曲角度或应变量时，停止弯曲，并将样品从弯曲模具中取出。
7. 数据分析：根据记录的变形数据，计算出样品的弯曲强度、模量、屈服强度等力学性能参数，并进行数据分析和比较。
需要注意的是，在进行陶瓷弯曲强度测试时，应注意样品的制备和处理，以避免样品的不均匀性和缺陷对测试结果的影响。
同时，还需要根据具体的测试要求和标准，选择适当的弯曲试验装置和测试方法。
陶瓷物理力学性能
2）原子堆积情况也产生一定影响，但影响较小。 ➢金属键合陶瓷中的原子形成紧密堆积，会使其密度比共价键键合陶瓷（较 开放的结构）的密度更高一些，例如锆英石(ZrSiO3)和氧化锆(ZrO2)，若单 从相对原子质量看会以为锆英石的密度 更高一些，然而，锆英石结构由于 Si-O共价键合，形成开放式内部结构，因而ZrSiO3密度（4.65 g/cm3 ）比 ZrO2（5.8 g/cm3 ）低很多。
金 属 密 度 相 对 较 高
密 较度 小相
对 在陶瓷、金属、有机高分子这三类材料中，有机材料的密度最低，
这是因为有机材料主要有C和H及其他相对原子质量小的元素如Cl和F构成
的。材料的密度由什么决定呢？
NPU
NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY
密度的影响因素
5）对于陶瓷素坯（烧结前）的体积密度测定，则不能采用“水煮法”（因 易吸附水，进而与水反应，造成性能的改变）。
规则形状：测体积和干重计算 复杂形状：表面涂石蜡，排水法 排汞法：原理和排水法相同，液态汞在常压下不润湿陶瓷NPU
NORTHWESTERN POLYTECHNICAL UNIVERSITY
1.2 陶瓷硬度及表征 硬度：材料抵抗硬的物体压陷表面或破坏的能力。
常见硬度表 示法
莫氏硬度
布氏硬度 HB
洛氏硬度 HV
维氏硬度
努普硬度 HK
显微镜度
陶瓷材料力学性能的检测方法
陶瓷材料力学性能的检测方法为了有效而合理的利用材料，必须对材料的性能充分的了解。
材料的性能包括物理性能、化学性能、机械性能和工艺性能等方面。
物理性能包括密度、熔点、导热性、导电性、光学性能、磁性等。
化学性能包括耐氧化性、耐磨蚀性、化学稳定性等。
工艺性能指材料的加工性能，如成型性能、烧结性能、焊接性能、切削性能等。
机械性能亦称为力学性能，主要包括强度、弹性模量、塑性、韧性和硬度等。
而陶瓷材料通常来说在弹性变形后立即发生脆性断裂，不出现塑性变形或很难发生塑性变形，因此对陶瓷材料而言，人们对其力学性能的分析主要集中在弯曲强度、断裂韧性和硬度上，本文在此基础上对其力学性能检测方法做了简单介绍。
1.弯曲强度弯曲实验一般分三点弯曲和四点弯曲两种，如图1所示。
四点弯曲的试样中部受到的是纯弯曲，弯曲应力计算公式就是在这种条件下建立起来的，因此四点弯曲得到的结果比较精确。
而三点弯曲时梁各个部位受到的横力弯曲，所以计算的结果是近似的。
但是这种近似满足大多数工程要求，并且三点弯曲的夹具简单，测试方便，因而也得到广泛应用。
图1 三点弯曲和四点弯曲示意图由材料力学得到，在纯弯曲且弹性变形范围内，如果指定截面的弯矩为M，该截面对中性轴的惯性矩为I，那么距中性轴距离为y点的应力大小为：zzI My=σ 在图1-1的四点弯曲中，最大应力出现在两加载点之间的截面上离中性轴最远的点，其大小为：=•⎪⎭⎫⎝⎛•=zI y a P max max 21σ⎪⎩⎪⎨⎧圆形截面 16矩形截面 332DPa bh Pa π 其中P 为载荷的大小，a 为两个加载点中的任何一个距支点的距离，b 和h 分别为矩形截面试样的宽度和高度，而D 为圆形截面试样的直径。
因此当材料断裂时所施加载荷所对应的应力就材料的抗弯强度。
而对于三点弯曲，最大应力出现在梁的中间，也就是与加载点重合的截面上离中性轴最远的点，其大小为：=•⎪⎭⎫⎝⎛•=zI y a P l max max 4σ⎪⎩⎪⎨⎧圆形截面 8矩形截面 2332DPl bh Pl π 式中l 为两个支点之间的距离（也称为试样的跨度）。
三点弯曲与四点弯曲测量陶瓷材料的要求
三点弯曲与四点弯曲测量陶瓷材料的要求三点弯曲与四点弯曲测量陶瓷材料的要求在研究和评估陶瓷材料的力学性能时，三点弯曲和四点弯曲是常用的测试方法。
这两种方法都可以用来测量陶瓷材料在受力下的弯曲行为，并提供关于其力学性能的有价值的信息。
然而，它们在测试要求、测试过程和数据解读方面存在一些差异。
在本文中，我们将深入探讨这两种弯曲测试方法的要求和应用，以帮助读者更全面地理解这些测试方法。
1. 三点弯曲测试三点弯曲测试是最常见的一种测试方法，适用于评估陶瓷材料的弯曲强度和断裂韧性。
该测试方法需要将陶瓷试样放置在两个支撑点之上，在中间施加一个加载点。
试样的下表面受到拉力，而上表面则受到压力。
通过测量试样在负荷下的弯曲变形和断裂强度，可以推断出材料的力学性能。
在进行三点弯曲测试时，有几个关键的要求需要满足。
试样的几何尺寸和形状需要符合标准，这样可以确保测试结果的可比性。
加载速率和加载方式需要控制在合适的范围内，避免试样破裂过快或过慢。
测试环境的温度和湿度条件也需要进行控制，以减少外界因素对测试结果的影响。
三点弯曲测试可以提供一些有价值的信息。
它可以测量陶瓷材料在受力下的弯曲强度，这对于确定材料在实际应用中的可靠性非常重要。
根据试样的断裂模式和断裂韧性指标，可以评估材料的断裂行为和抗击裂性能。
通过对测试数据的分析和解读，可以了解陶瓷材料的微观结构和组织对其力学性能的影响。
2. 四点弯曲测试相对于三点弯曲测试，四点弯曲测试在一些特定情况下更适用。
它对材料的承载能力和应力分布进行了更全面和详细的评估。
四点弯曲测试的基本原理与三点弯曲相似，但在试样外边缘添加了两个额外的支撑点。
这样做的目的是减小中间支撑点对试样的影响，使应力集中在试样中间而非边缘部分，更准确地测量材料的本质力学性能。
与三点弯曲测试类似，四点弯曲测试也有一些重要的要求。
试样的尺寸和加载方式仍然需要符合标准要求，以确保测试结果的准确性和可比性。
测试过程中需要同时测量试样的弯曲变形和应力分布，以获得更全面的数据，并用于进一步分析和评估材料的性能。
陶瓷三点弯曲试验方法
陶瓷三点弯曲试验方法引言陶瓷材料具有高温稳定性、耐腐蚀性和优异的力学性能等特点，因此在各个领域得到广泛应用。
为了评估陶瓷材料的力学性能，需要进行各种力学试验，其中三点弯曲试验是一种常用的方法。
本文将介绍陶瓷三点弯曲试验的原理、设备和操作步骤等内容。
原理三点弯曲试验是通过在材料上施加垂直于其表面的力来评估其抗弯强度和断裂韧性。
在这种试验中，材料被放置在两个支撑点之间，并在中间施加一个加载点。
加载过程中，加载点对材料施加一个向下的力，而支撑点则提供反作用力。
通过测量材料在加载过程中的位移和应变等参数，可以计算出其抗弯强度、断裂韧性以及其他力学性能指标。
设备进行陶瓷三点弯曲试验需要以下设备：1.弯曲测试机：用于施加加载力和测量位移等参数。
2.夹具：用于固定和支撑试样。
3.测量仪器：用于测量加载过程中的位移、应变等参数。
操作步骤以下是进行陶瓷三点弯曲试验的一般操作步骤：1.准备试样：根据标准规范，制备符合要求的试样。
通常情况下，试样为长方形或圆柱形，并具有特定的尺寸和几何形状。
2.安装夹具：将试样放置在夹具上，并确保其与夹具接触良好并固定稳定。
3.调整测试机：根据试样的尺寸和要求，调整测试机的参数，如加载速度、加载范围等。
4.开始测试：启动测试机，使加载点施加一个恒定的力或应变到试样上。
同时，测量并记录位移、应变等参数。
5.达到断裂点：继续加载直到试样发生断裂。
在此过程中，可以通过实时监测位移和应变等参数来判断是否达到断裂点。
6.停止测试：当试样断裂后，停止测试机，并记录相应的数据和观察结果。
7.数据处理：根据测试得到的数据，计算出陶瓷材料的抗弯强度、断裂韧性等力学性能指标。
结论陶瓷三点弯曲试验是一种常用的评估陶瓷材料力学性能的方法。
通过施加加载力和测量位移等参数，可以计算出材料的抗弯强度和断裂韧性等指标。
在进行试验时，需要注意选择合适的试样尺寸和几何形状，并根据要求调整测试机的参数。
通过合理操作和数据处理，可以得到准确可靠的结果，为陶瓷材料的设计和应用提供参考。
陶瓷件检验标准
陶瓷件检验标准1. 引言陶瓷件作为一种常用的工程材料，在各个领域得到广泛应用。
为了确保陶瓷件的质量和性能，需要建立相应的检验标准。
本文档旨在制定陶瓷件的检验标准，以确保陶瓷件的质量和符合相关要求。
2. 检验项目陶瓷件的检验项目包括但不限于以下内容：- 外观检验：检查陶瓷件的表面是否有裂纹、破损、杂质等缺陷。
- 尺寸检验：测量陶瓷件的尺寸，包括长度、宽度、厚度等参数。
- 力学性能检验：测试陶瓷件的抗压强度、抗弯强度、硬度等力学性能指标。
- 物理性能检验：测试陶瓷件的热膨胀系数、密度、热导率等物理性能指标。
- 化学成分检验：分析陶瓷件的化学成分，确保其符合相关的标准和要求。
3. 检验方法根据不同的检验项目，采用不同的检验方法，具体如下：- 外观检验：目测法、放大镜检查法等。
- 尺寸检验：测量仪器和工具的使用，如卡尺、游标卡尺等。
- 力学性能检验：压力机测试、弯曲试验机测试、硬度仪测试等。
- 物理性能检验：差热分析仪测试、密度计测试、热导仪测试等。
- 化学成分检验：化学分析仪器的使用，如光谱仪、色谱仪等。
4. 检验标准根据陶瓷件的不同用途和行业标准，制定相应的检验标准。
以下为示例：- 外观检验：陶瓷件的表面不得有微裂纹、明显凹陷和气泡等缺陷。
- 尺寸检验：陶瓷件的尺寸允许误差不超过±0.1mm。
- 力学性能检验：陶瓷件的抗压强度不低于XXX MPa，抗弯强度不低于XXX MPa，硬度不低于XXX。
- 物理性能检验：陶瓷件的热膨胀系数应在XXX范围内，密度应不低于XXX，热导率应不低于XXX。
- 化学成分检验：陶瓷件的化学成分符合行业标准和相关要求。
5. 检验结果评定根据检验项目和检验标准，对陶瓷件进行评定。
评定结果可以分为合格、不合格和待定等。
具体评定方法根据不同的检验项目而定。
6. 检验记录和报告每次对陶瓷件进行检验时，应及时记录检验过程和结果，并制作相应的检验报告。
检验记录和报告应包括以下内容：- 陶瓷件的基本信息：包括编号、名称、规格等。
陶瓷物理检验实验报告
一、实验目的1. 了解陶瓷的基本物理性质。
2. 掌握陶瓷物理检验的基本方法。
3. 通过实验，分析陶瓷的力学性能、热性能、电性能等。
二、实验原理陶瓷是一种非金属无机材料，具有良好的耐高温、耐腐蚀、绝缘等特性。
本实验通过对陶瓷样品进行物理检验，了解其力学性能、热性能、电性能等，从而评估陶瓷材料的质量。
三、实验器材1. 陶瓷样品：不同种类的陶瓷，如瓷、陶、石英、碳化硅等。
2. 拉伸试验机：用于测试陶瓷样品的力学性能。
3. 热分析仪：用于测试陶瓷样品的热性能。
4. 恒温恒湿箱：用于测试陶瓷样品的吸水率。
5. 绝缘电阻测试仪：用于测试陶瓷样品的绝缘性能。
6. 秒表、天平、量筒等。
四、实验步骤1. 力学性能测试（1）将陶瓷样品加工成标准试样。
（2）使用拉伸试验机对陶瓷试样进行拉伸试验，记录断裂应力、断裂伸长率等数据。
2. 热性能测试（1）将陶瓷样品加工成标准试样。
（2）使用热分析仪对陶瓷试样进行热性能测试，记录其热膨胀系数、导热系数等数据。
3. 吸水率测试（1）将陶瓷样品加工成标准试样。
（2）将试样放入恒温恒湿箱中，在一定温度和湿度下放置一定时间。
（3）取出试样，用天平称量其质量，计算吸水率。
4. 绝缘性能测试（1）将陶瓷样品加工成标准试样。
（2）使用绝缘电阻测试仪对陶瓷试样进行绝缘性能测试，记录其绝缘电阻值。
五、实验结果与分析1. 力学性能分析根据拉伸试验数据，可得出陶瓷样品的断裂应力、断裂伸长率等力学性能指标。
通过对比不同陶瓷材料的力学性能，可以评估其质量。
2. 热性能分析根据热分析仪测试数据，可得出陶瓷样品的热膨胀系数、导热系数等热性能指标。
通过对比不同陶瓷材料的热性能，可以评估其质量。
3. 吸水率分析根据吸水率测试数据，可得出陶瓷样品的吸水率指标。
通过对比不同陶瓷材料的吸水率，可以评估其质量。
4. 绝缘性能分析根据绝缘电阻测试数据，可得出陶瓷样品的绝缘电阻值指标。
通过对比不同陶瓷材料的绝缘性能，可以评估其质量。
氧化铝陶瓷材料力学性能的检测
氧化铝陶瓷材料力学性能的检测1.强度测试：强度是衡量材料抗拉、压、弯等力的能力。
常用的强度测试方法有拉伸强度、压缩强度和弯曲强度测试。
拉伸强度测试是将材料样品拉伸直至断裂，测量材料在拉伸破坏时的最大负荷。
压缩强度测试是将材料样品受到平行于加载方向的压缩荷载，测量材料在压缩破坏时的最大负荷。
弯曲强度测试是将材料样品放在两个支撑点上，施加外力使其弯曲，测量材料在弯曲破坏时的最大负荷。
2.硬度测试：硬度是材料抵抗外界压力而发生塑性变形或破坏的能力。
常用的硬度测试方法有洛氏硬度、维氏硬度和布氏硬度等。
洛氏硬度测试是利用洛氏硬度计对材料表面产生的压痕进行测量，根据压痕的直径和压力来计算材料的硬度值。
维氏硬度测试是利用维氏硬度计测量材料表面的压痕长度和压头的弹性形变来计算材料的硬度值。
布氏硬度测试是利用布氏硬度计对材料表面产生的压痕进行测量，根据压痕的直径来计算材料的硬度值。
3.断裂韧性测试：断裂韧性是材料抵抗断裂或破坏的能力。
常用的断裂韧性测试方法有缺口冲击试验和三点弯曲试验。
缺口冲击试验是将带有人工缺口的样品放在冲击试验机上，施加冲击荷载，测量材料在冲击破坏时的能量吸收能力。
三点弯曲试验是将样品放在两个支点上，施加弯曲荷载，测量材料在弯曲破坏前的最大挠度，根据弯曲应力和挠度计算材料的断裂韧性。
为了进行上述力学性能的检测，常用的测试设备有拉伸试验机、压力试验机、硬度计和冲击试验机等。
拉伸试验机可以用来测量材料的拉伸强度和伸长率，压力试验机可以用来测量压缩强度，硬度计可用来测量材料的硬度值，冲击试验机可用来测量材料的缺口冲击强度。
综上所述，通过对氧化铝陶瓷材料力学性能的检测，可以评估材料的质量和工程性能，从而为其应用于高温工业领域提供参考依据。
氮化硅陶瓷件的力学性能测试与分析
氮化硅陶瓷件的力学性能测试与分析引言：氮化硅陶瓷件是一种具有材料优异性能的工程陶瓷。
它具有高硬度、高抗磨损性、高温稳定性、优异的力学性能以及电绝缘性等特点，因此被广泛应用于航空航天、汽车、能源、电子等领域。
本文将重点介绍氮化硅陶瓷件力学性能的测试与分析方法，并探讨其应用。
一、氮化硅陶瓷件力学性能测试方法1. 弹性模量测试弹性模量是描述材料抵抗形变的能力的物理量。
常见的测试方法有压缩试验、弯曲试验和超声波测试。
在氮化硅陶瓷件力学性能测试中，常采用固定荷重下的压缩试验方法。
通过施加不同荷载并测量材料的形变，可以得到弹性模量的数值。
2. 摩擦学性能测试摩擦学性能是衡量材料在摩擦条件下的耐磨性能的指标。
常用的测试方法包括摩擦系数测试和磨损量测试。
在氮化硅陶瓷件力学性能测试中，可采用球盘摩擦试验机进行摩擦系数测试。
通过测量试样材料在不同载荷下的摩擦力和摩擦系数，可以评估其摩擦学性能。
3. 强度测试强度是材料抵抗外力破坏的能力。
常用的测试方法有拉伸试验、弯曲试验、压缩试验等。
对于氮化硅陶瓷件来说，由于其脆性较强，不易进行拉伸试验，因此常采用压缩试验来测试其强度。
通过施加不同荷载并测量材料的破坏形态，可以评估其强度。
二、氮化硅陶瓷件力学性能分析方法1. 有限元分析有限元分析是一种通过将复杂结构划分成多个小单元，并用数学方法模拟各个单元之间内外力的相互作用和相互影响的方法。
可以通过有限元软件对氮化硅陶瓷件进行建模，并模拟不同力学条件下的应力分布和变形情况。
通过分析模拟结果，可以评估氮化硅陶瓷件的力学性能和可靠性。
2. 应力松弛分析应力松弛是材料在一定温度下在恒定应力作用下的应变随时间的变化。
通过将氮化硅陶瓷件置于一定载荷下，并在恒定温度条件下测量其应变随时间的变化，可以得到其应力松弛特性。
进一步分析应力松弛的规律，可以揭示材料的内部结构和材料本身的力学性能。
3. 微观分析微观分析是通过高分辨率显微镜观察材料的微观结构和断裂面形貌，从而揭示材料的力学性能。
陶瓷材料的力学性能分析
陶瓷材料的力学性能分析引言：陶瓷材料是一种被广泛应用于工业和日常生活中的材料。
与金属材料相比，陶瓷材料具有优异的抗腐蚀性、绝缘性能和高温稳定性。
然而，由于其脆性和低韧性，陶瓷材料在受力时容易发生破裂。
因此，对陶瓷材料的力学性能进行分析非常重要，既有助于优化其设计和优化，又能提高其可靠性和耐用性。
1. 弹性模量的分析：弹性模量是衡量材料在受力时的刚度的物理量。
对于陶瓷材料来说，其分子结构通常较密，键合力较强。
因此，陶瓷材料通常具有高弹性模量。
例如，氧化铝在室温下的弹性模量约为380 GPa，而钢的弹性模量则约为200 GPa左右。
这说明，相同荷载下陶瓷材料通常会产生更小的变形，表现出更好的刚度。
2. 抗弯强度的分析：抗弯强度是衡量材料抵抗弯曲破坏的能力。
由于陶瓷材料的脆性特性，其抗弯强度相较于金属材料较低。
陶瓷材料在弯曲时容易出现裂纹扩展，导致材料的破坏。
因此，设计陶瓷结构或组件时需要注意避免过大的应力集中和裂纹扩展。
3. 硬度的分析：硬度是衡量材料抵抗局部变形或划痕的能力。
陶瓷材料通常具有较高的硬度，这是由于其结构中离子键的特性决定的。
离子键通常具有较高的键能量，使得陶瓷材料表现出较高的硬度。
通常采用维氏硬度测试来评估陶瓷材料的硬度。
4. 破裂韧性的分析：破裂韧性是衡量材料在受到应力时不发生破坏的能力。
陶瓷材料由于其脆性特性，破裂韧性较低。
破裂韧性的分析包括测量陶瓷材料的断裂韧性，研究材料的断裂过程等。
改善陶瓷材料的破裂韧性是提高其可靠性和耐久性的关键。
5. 应力分析与模拟：应力分析与模拟是通过对陶瓷材料施加特定荷载，进行力学性能分析的一种方法。
通过模拟不同应力条件下的材料行为，可以精确地预测材料的破坏点以及应力分布等。
这有助于设计出更优越的陶瓷材料结构。
结论：陶瓷材料的力学性能分析对于材料的设计和应用具有重要意义。
通过分析弹性模量、抗弯强度、硬度和破裂韧性等参数，我们可以更好地理解陶瓷材料在受力时的行为，并采取相应的措施来改善其性能。
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无机材料物理性能
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拱形三点弯曲法 该法主要用于进行薄壁管状陶瓷的韧性测试 可控裂纹技术------压痕法 亚临界裂纹扩展特征参数测试技术 断裂力学方法是探测压临界裂纹扩展行为的 手段，因为引起裂纹扩展的裂纹尖端应力强 度因子K1成正比
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直接法——断裂力学技术
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测试原理：当一个矩形截面的梁承受弯 曲载荷，其截面上就出现应力，从三点 抗弯和四点抗弯的弯矩分布和切力分布 对照来看，四点抗弯法具有一定的恒弯 矩范围，而且在这一范围内不存在截面 的切应力，能较全面地反映纯弯曲应力 状态下的材料强度
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抗弯强度测试的误差根源
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2）由于陶瓷材料的塑性很小，其屈服强 度比值相应很低，因而断裂韧性测试样 品的厚度边界条件b>2.5总是能够满足。 但由于陶瓷显微结构方面的微不均性， 仍需要试样截面有足够的范围以表征结 构的特点
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3）试样预制尖形裂纹是一种难度较大的 技术，锯切缺口的方法比较容易掌握， 但需力求缺口的曲率半径小于临界值， 以保证测试结果的稳定性和精度
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4）陶瓷体内起始裂纹的尺度与µm级的 显微结构尺度相当，但进行断裂力学参 数测定所采用的却是mm级尺度的人工裂 纹，这对测量的精确难免有些影响 5）陶瓷高温测试过程中的应力传递、应 变测量以及裂纹观察都有一定难度，因 此对测试方程的选择更需慎重
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径向加载的张力破坏强度
径向加载的张力破坏强度测试法主要用 于进行薄壁管状陶瓷的强度试验。薄壁 管状试样承受了径向载荷，就在试样外 表面与上下压头的接触处，以及与之成 正交的内壁处产生最大压应力；而在前 一方位的内壁和后一方位的外壁产生最 大的张应力。从而导致了试样沿垂直方 向或水平方向断裂
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山形缺口试样K1C测试法
在承受载荷的过程中，取决于试样的几何尺 寸和测试系统的刚度，缺口尖端的裂纹扩展 行为可能有几种不同的情况： 1）裂纹稳态地连续扩展直到试样断裂而分 成两半；
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2）当载荷到达最大值裂纹失稳而快速扩 展并导致断裂； 3）在载荷到达最大值之前，裂纹就出现 非稳态的快速扩展并导致断裂
1）非线弹性的材料力学行为：如果抗弯 试样的受张力表面的应力达到了材料的 屈服强度值，将引起应力的重新分布。 结果，表面的实际应力将低于计算得到 的应力值。这种受张力侧属于非线弹性、 而受压力侧仍属于线弹性的材料力学行 为将使试样的中和面向受压表面移动， 并导致应力分布的复杂化
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2）试样高度：抗弯试样截面各点的正应 力与该点至中和面的垂距成正比，因而同 样的缺陷尺度由于在试样中所处的位置不 同而导致破坏的几率是不相等的，并且破 坏几率随着缺陷离表面层间距的增长而减 少。减少试样的厚度可降低支点的楔入作 用和原始试样弯曲所导致的实际应力偏差
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2）支点的楔入作用：在梁处于承受载 荷的状态下，支撑的刃口或小圆棒与试 样表面呈线接触，所形成的高度应力集 中可能使试样局部受剪切或压碎，更严 重的是支撑点的楔入作用引起了半圆状 分布的附加应力，脆性陶瓷材料抗弯试 样的断面往往偏离弯矩最大的加载点就 是这个缘故
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3）扭曲作用：抗弯试样的支撑点重心不处于同 一Z面上，就将引起沿试样宽度方向的载荷不均 匀分布，导致试样扭曲。 4)试样支撑点处的摩擦效应：在抗弯试验中， 4) 试样中和面以下的受张力侧沿长度方向伸长， 而中和面以上的受压力侧沿长度方向缩短，结 果引起了两对摩擦作用力以及相应的力矩，从 而影响了原始的静态平衡应力分布。
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陶瓷材料的断裂韧性测试
陶瓷材料力学行为的某些特点，要求进行断 裂力学参数测量时应考虑某些特殊的问题： 1）陶瓷材料的塑性极其有限，在裂纹扩展 之前不易偏离线弹性力学关系，一般可以断 裂的最大载荷代替开裂点的载荷来进行断裂 韧性K1c的计算，免去在裂纹根部测量张开 位移的程序
陶瓷力学性能的测试方法
理想的工程陶瓷构件是成功的材料研制和合理 工程设计的综合体现。需要解决力学性能的测 试技术 强度是工程材料最基本的性能，脆性是陶瓷材 料的特性，亚临界裂纹扩展行为是决定工程陶 瓷构件使用寿命的关键 下面讨论这三方面的问题
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陶瓷材料的强度测试
脆性材料的强度测试可能成为派生的应力源 而导致测试结果的误差。要求对各种试样几 何形状和各种加载方式下的应力分布有一定 了解，对一些引入误差的根源亦应有合理的 估计，由于陶瓷显微结构的微不匀性，尚应 考虑到基于宏观连续介质的线弹性力学解来 处理陶瓷力学性能问题时，所存在的实际与 理论之间的差别
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5）弯曲试样的影响 6）试样支撑点的非对称分布：误差根源 对四点抗弯加载形式的影响较为严重
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抗弯试样的合理选择
1)几何形状：圆形截面的三点抗弯试样上的最 大弯距仅在一点，而矩形截面试样的最大弯 距处在一条线上；圆形截面的四点抗弯试样 上的最大弯距处在一条线上，而矩形截面试 样的最大弯距处在一条面上．因此矩形截面 试样更能显示由最危险缺陷所决定的材料强 度本质
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单刃缺口梁（SENB）三（四）点 弯曲法
单刃缺口梁弯曲法的关键问题是如何预 制尖形裂纹或锯切出根部曲率足够小的 缺口，由于裂纹长度较短，该法仅适合 于进行K1C测量，而不适于进行亚临界裂 纹扩展行为的研究
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双扭曲（DT）法
通常在试样的含裂纹一侧的端部施加三点或 四点弯曲载荷。这是一种K值恒定的测试方 法。双扭曲法的不足之处是，在裂纹扩展过 程中裂纹的前缘呈弯曲状，而且是沿着试样 的底面向前扩展。因此，裂纹前缘的生长速 率与整体裂纹生长速率之间有一定差别。然 而，它的较长裂纹是用于进行亚临界裂纹扩 展速率研究的有利因素
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Homework
请同学们认真复习今天的内容.
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3）试样长度：为了得到较大范围的最大应力等 值面，四点抗弯试样的两个内支点间距L要求长 一些，为了缓和支点非对称分布的影响，同侧的 内外支点间距K亦需要大一点，因此抗弯试样应 具有足够的长度。从国际上报道的资料来看，新 型陶瓷材料研究领域中所采用的小型试样一般处 于〔3~5）×（3~5） ×（20~30）mm3，内支点 间距为10~20mm的范围
双扭曲法和双悬臂梁法是研究亚临界裂 纹扩展常用的方法，由于双扭曲法是压 式加载方式，更适用于进行陶瓷裂纹扩 展行为的研究 恒定扭力状态测量法：裂纹扩展速率可 借助于光学显微镜观测求得
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恒位移法或恒位移率法：试验的步骤是： 在裂纹开始扩展之前对试验迅速加载， 然后关闭试验机令位移达到载荷Pf并测出裂纹长度Cf。然 后根据方程求出应力强度因子K1，并归 纳出K1随时间的变化
材料物理性能
材料2004级 教师:邓承继博士
课程至现在的主要内容
以材料受力的情况为主线，分别是材料 的弹性变形、塑性变形和断裂 弹性变形----可逆、虎克定律 塑性变形----特点是不可逆、机制是滑移 和孪晶，陶瓷中特色还有：蠕变和高温 粘性流动 断裂----理论、强度、结构、方式和加载 方式
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间接法——强度技术
利用强度法进行裂纹扩展速率间接测试 亦分为恒定载荷法和恒定应变率法两类： 恒定载荷法：是对试样施加恒定的载荷， 然后测定恒定载荷条件下试样发生断裂 所需的时间
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恒定应变率法：是把强度与裂纹长度的 函数关系以及应变速率与裂纹生长的关 系结合起来，使强度和应变速率之间建 立联系。对于表面裂纹的尺度足够小， 以至于试样的弹性常数不至于受到裂纹 生长的影响的陶瓷材料，这一方法具有 足够的精度
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抗张强度
夹持试样的卡头应力集中效应：抗张试样装置 到测试系统中去，需要采用夹具卡住试样的端 部或肩部，导致接触点附近的应力集中，这种 应力集中效应随着与加载区距离的增大而减弱， 至工作段达到简单的静态平衡应力分布。解决 的办法是用阶梯式试样 偏心度的影响：受卡端部所承受的载荷在端部 截面上产生了非均匀的应力分布，直到工作段 截面上应力趋于均匀
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试样尺寸效应
在给定的外应力条件下，偏心效应系数 随着试样截面积增大而减少，另一方面， 试样的截面积愈大，欲使试样破坏所需 的载荷亦愈大，并愈有利于减少弯曲导 致的额外偏心应力
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抗弯强度
抗张强度测试方法中存在的应力集中效应和其 偏心度的影响很难克服，特别对于干脆性陶瓷， 试样几何形状精确加工的难度更加剧了上述误 差根源的作用，因此，试样加工简单和测试操 作方便的抗弯强度被广泛应用于进行陶瓷材料 强度的测试