材料机械强度的测定
机械工程材料强度规范要求
机械工程材料强度规范要求一、引言机械工程材料的强度规范是确保机械零件和结构能够承受各种力学负荷的基础。
在机械设计和制造过程中，准确遵守强度规范要求是确保产品质量和可靠性的关键。
本文将介绍机械工程材料强度规范要求的基本概念和常见标准。
二、机械工程材料的基本概念1. 强度强度是材料抵抗破坏的能力，它可以衡量材料承受力学负荷的能力。
强度包括拉伸强度、屈服强度、抗压强度等。
2. 韧性韧性是材料抵抗应力集中时发生断裂的能力。
韧性高的材料可以在承受较大外力时变形而不断裂。
3. 脆性脆性是材料在受力后容易发生突然破裂的性质。
脆性材料在受到冲击或突然受力时容易破裂。
4. 硬度硬度是材料抵抗刮擦或穿透的能力。
硬度高的材料表面不容易被划伤或被穿透。
三、机械工程材料强度规范的常见标准1. GB/T 228.1-2010 金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法这个标准规定了金属材料室温下进行拉伸试验的方法和要求，通过测量试样拉伸到断裂之前的力和变形，评估材料的强度和韧性。
2. GB/T 232-2010 金属材料硬度试验常用硬度试验方法这个标准规定了金属材料硬度试验的常用试验方法，包括布氏硬度试验、洛氏硬度试验、维氏硬度试验等多种硬度试验方法，用于评估材料的硬度和强度。
3. GB/T 2039-2001 魔煞发试验方法该标准规定了金属材料抗冲击韧性的测定方法，通过维氏冲击试验来评估材料的抗冲击性。
4. GB/T 6394-2002 木材硬度试验方法本标准规定了硬木和软木材料的硬度试验方法。
通过测量木材在受力下的变形程度，评估其强度和耐用性。
5. GB/T 23482-2009 铁和钢临界脆断温度试验方法该标准规定了测试铁和钢的临界脆断温度的方法。
通过测量材料在低温下的弯曲变形和断裂温度，评估材料的脆性和韧性。
四、机械工程材料强度规范的应用案例以某型号汽车发动机缸体为例，按强度规范对其材料性能进行评估。
根据设计要求，发动机缸体需要具备足够的强度和韧性，以承受汽车引擎的工作负荷和各种外界力。
材料强度和断裂特性测试方法概述
材料强度和断裂特性测试方法概述材料强度和断裂特性是评估材料性能和可靠性的重要指标。
在工程领域中，如果材料无法经受住所需的力量或无法在适当的载荷条件下延展，可能导致结构和功能的失败。
因此，了解材料的强度和断裂特性对于设计和制造过程至关重要。
本文将概述几种常见的材料强度和断裂特性测试方法。
一、材料强度测试方法1. 拉伸测试：拉伸测试是最常见和基础的材料强度测试方法之一。
这种测试方法通过将材料置于拉伸设备中，施加一个持续增加的拉伸载荷，直到材料发生断裂。
拉伸测试可以确定材料的拉伸强度、屈服强度、断裂强度等力学性能。
2. 压缩测试：压缩测试是另一种常见的材料强度测试方法，它与拉伸测试相反。
在压缩测试中，材料被放置在压缩设备中，施加一个持续增加的压缩载荷，直到材料发生压缩变形或破坏。
压缩测试可以评估材料的压缩强度、屈服强度以及抗压性能。
3. 弯曲测试：弯曲测试常用于评估材料在受弯曲载荷下的性能。
在弯曲测试中，材料被放置在一个弯曲设备中，施加一个持续增加的弯曲载荷，直到材料产生弯曲或破坏。
弯曲测试可以测量材料的弯曲强度、弯曲刚度以及抗弯刚性。
二、材料断裂特性测试方法1. 断裂韧性测试：断裂韧性是评估材料在受到撞击或快速载荷下承载能力的能力。
常见的断裂韧性测试方法包括冲击试验和拉伸试验。
- 冲击试验：冲击试验通过施加一个快速、高能量的外力来模拟撞击条件。
常用的冲击试验方法有冲击强度试验和冲击韧性试验。
这些试验可以评估材料在受到冲击载荷时的断裂特性。
- 拉伸试验：拉伸试验用于评估材料在肯尼迪构面的韧性。
这种试验方法会施加一个快速增加的拉伸载荷，以模拟材料在快速载荷下的响应。
拉伸试验可以通过测量材料断口面积的增加和断口延伸来评估材料的断裂韧性。
2. 断裂韧性测试：断裂韧性是评估材料在受到撞击或快速载荷下承载能力的能力。
常见的断裂韧性测试方法包括冲击试验和拉伸试验。
- 冲击试验：冲击试验通过施加一个快速、高能量的外力来模拟撞击条件。
材料力学性能试验有哪些带你了解材料力学性能试验!
材料力学性能试验有哪些带你了解材料力学性能试验！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。
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材料力学性能试验：拉伸试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：最大载荷、最大载荷下的挠度、最大载荷做功、刚度、断裂载荷、断裂时的形变、断裂做功、弦斜率、应力、应变、杨氏模量试验仪器：万能试验机，高速试验机等测试标准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材料力学性能试验：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。
测试标准GB/T7314-2023《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/T7314-2023《金属材料室温压缩试验方法》材料力学性能试验：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。
材料力学实验
实验一拉伸实验拉伸实验是检验材料机械性能的最基本的实验。
一、实验目的1．了解试验设备——万能材料试验机的构造和工作原理，掌握其操作规程及使用时的注意事项。
2．测定低碳钢的屈服极限(流动极限)σs,强度极限σb、伸长率δ、断面收缩率ψ。
3．测定铸铁的强度极限σb。
4．观察以上两种材料在拉伸过程中的各种现象，并利用自动绘图装置绘制拉伸图（P ∆曲线）。
一L5．比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸时的机械性质。
二、实验设备和量具1．量具：游标卡尺、钢尺、分规。
2．设备：万能材料试验机。
图1-1 液压式万能材料试验机外形图下面将万能材料试验机的构造、工作原理及操作规程介绍如下：在材料力学实验中，最常用的机器是万能材料试验机。
它可以做拉伸、压缩、剪切、弯曲等试验，故习惯上称它为万能材料试验机，简称为全能机。
全能机有多种类型。
这里仅对常用的两种类型介绍如下：1）WE——10型液压摆式万能材料试验机WE—10型液压摆式万能材料试验机的外形如图1—1，它的构造原理示意图如图图1-2 液压摆式万能材料试验机原理示意图（1）加力部分在试验机的底座上，装有两根固定立柱2，立柱支承着固定横梁3及工作油缸4。
当开动油泵电动机后，电动机带动油泵5，将油箱里的油，经送油阀23送至工作油缸4，推动其工作活塞6，使上横梁7、活动立柱8和活动平台9向上移动。
如将拉伸样装于上夹头10和下夹头11内，当活动平台向上移动时，因下夹头不动，而上夹头随着平台向上移动，则试样受到拉伸；如将试样装于平台的承压座12内，平台上升时，则试样受到压缩。
做拉伸实验时，为了适应不同长度的试样，可开动下夹头的电动机使之带动蜗杆、蜗杆带动蜗轮、蜗轮再带动丝杆，可控制下夹头上、下移动，调整适当的拉伸空间。
（2）测力部分装在试验机上的试样受力后，它受力大小，可在测力盘上直接读出。
试样受了载荷的作用，工作油缸内的油就具有一定的压力。
这压力的大小与试样所受载荷的大小成比例。
陶瓷材料抗压、抗折强度测试[1]
![陶瓷材料抗压、抗折强度测试[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/38f742d3d5bbfd0a79567347.png)
陶瓷机械强度测定陶瓷是一种脆性材料，在捡选、加工、搬运和使用的过程中容易破损。
因此，测定陶瓷的机械强度对陶瓷材料的科学研究、生产质量控制及使用都有重要的意义。
测定陶瓷强度的负荷形式，一般用弯曲、拉伸或压缩。
一、实验目的(1)了解影响陶瓷材料机械强度的各种因素；(2)掌握陶瓷强度的测试原理与测试方法。
二、实验器材1、电子万能试验机2、实验夹具3、卡尺4、磨片机三、陶瓷强度的测定（一）陶瓷抗压强度的测定1、实验原理陶瓷抗压强度的测定一般采用轴心受压的形式。
陶瓷材料的破裂往往从表面开始，因此试样大小和形状对测量结果有较大的影响。
试样的尺寸增大，存在缺陷的概率也增大，测得的抗压强度值偏低。
因此，试样的尺寸应当小一点。
以降低缺陷的概率，减少“环箍效应”对测试结果的影响。
试验证明，圆柱体试样的抗压强度略高于立方体的试样的抗压强度。
这是因为，在制取试样时，圆柱体试样的一致性优于立方体。
圆柱体的内部应力较立方体均匀。
在对试样施加压力时，圆柱体受压方向确定，而立方体受压方向难于统一确定，不同方向的抗压强度有差异。
此外，试样的高度与抗压强度有关，抗压强度随试样高度的降低而增高。
因此，采用径高比为1：1的圆柱体试样比较合适。
2、试样制备(1)按生产工艺条件烧制直径(D)为(20土2)mm ，高度(H)为(20土2)mm 的规整样10件。
试样上下两面在磨片机上用100号金刚砂磨料磨平整，试样上下两面的不平行度小于0.010mm ／cm ，试样中心线与底面的垂直度不小于0.0220mm ／cm 。
(2)将试样清洗干净，剔除有可见缺陷的试样，干后待用。
3、实验步骤（1）测量试样受压面的尺寸，计算出面积。
每组试样不少于5个。
（2）将试样放置在试验机压板的中心部位，以2×102N/s 的速度施加负荷，直至试样破坏，读出试样破坏时的最大负荷。
高气孔率试样没有明显破坏现象时，试样以高度变化10%作为试样破坏点。
（3）将测试结果代入下式计算压缩强度：SP R C 式中：C R ——压缩强度，MPa ；P ——破坏负荷，N ；S ——试样受力面积。
膜的机械强度测定实验报告
膜的机械强度测定实验报告本实验旨在通过测定膜的机械强度来评估其抗耐压性能，为膜材料的应用提供参考依据。
实验原理：膜的机械强度是指膜材料在外力作用下能够承受的最大应力。
常用的测定方法有拉伸测试、撕裂测试和压缩测试等。
本实验选择了拉伸测试方法来测定膜的机械强度。
实验步骤：1. 准备工作：将所需的膜材料切割成适当的测试样品尺寸，得到满足标准要求的试件。
2. 实验前处理：根据膜材料的特性，进行适当的处理，如干燥、清洗、消毒等。
3. 设置拉伸测试仪参数：根据膜材料的特性和要求，设置拉伸测试仪的拉伸速度、力传感器灵敏度等相关参数。
4. 将试件夹在拉伸测试仪上：用夹具将试件夹在拉伸测试仪上，保证不会滑动和变形。
5. 进行拉伸测试：启动拉伸测试仪，开始进行拉伸测试，同时记录力值和位移值。
6. 计算机械强度参数：通过测量的力值和位移值，计算膜的抗拉强度、断裂伸长率等机械强度参数。
实验结果及数据处理：根据实验测得的力值和位移值，计算得到膜的抗拉强度和断裂伸长率等机械强度参数。
将计算结果绘制成曲线，便于对膜的机械性能进行分析和比较。
实验讨论：膜的机械强度是影响其使用性能的重要指标之一。
通过本实验确定膜的机械强度参数，可以对膜材料的物理性能进行评估和比较，为膜材料的选择和应用提供参考依据。
同时，实验中可能会受到一些因素的干扰，如试件制备的误差、拉伸测试仪的精度等，需要注意这些因素对实验结果的影响。
实验总结：本实验通过测定膜的机械强度来评估其抗耐压性能。
实验结果可以用于膜材料的选择和应用。
在实验中，我们要注意试件制备的准确性和拉伸测试仪的精度，以保证实验结果的准确性和可靠性。
同时，我们还可以通过进一步的实验研究，探究膜材料的机械性能与其结构、成分等之间的关系，为膜材料的开发和改进提供理论基础。
金属材料的机械性能-超全
金属材料的机械性能-超全引言机械性能是指材料在力学加载下的性能表现，包括强度、硬度、韧性、延展性等多个方面。
金属材料作为常用的工程材料，其机械性能的研究对于设计和制造具有重要意义。
本文将重点探讨金属材料的机械性能，并针对超全的机械性能进行阐述。
1. 金属材料的机械性能概述金属材料的机械性能是指材料在加载下所表现出的性能。
机械性能包括强度、硬度、韧性、延展性等多个方面。
1.1 强度强度是指材料抵抗外力的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度和抗压强度等。
屈服强度是指材料开始产生塑性变形时的应力值，抗拉强度是指材料在拉伸过程中的最大应力值，抗压强度则是指材料在受到压缩力时的最大应力值。
1.2 硬度硬度是指材料抵抗在其表面产生的塑性变形和划伤的能力。
硬度测试常用的方法有洛氏硬度测试、维氏硬度测试等。
1.3 韧性韧性是指材料抵抗断裂的能力。
一个韧性良好的材料能够在受到外力作用时发生塑性变形，而不会立即断裂。
1.4 延展性延展性是指材料在拉伸或压缩过程中的长度变化能力。
良好的延展性意味着材料能够发生较大的变形。
2. 金属材料的超全机械性能特点超全机械性能是指金属材料具备较高的强度、硬度、韧性和延展性等多个方面的性能。
2.1 高强度超全金属材料具有较高的强度，可以承受更大的外力。
这种高强度使得超全金属材料在工程领域具有更广泛的应用。
2.2 高硬度超全金属材料通常具有较高的硬度，能够抵抗划伤和塑性变形，提高材料的耐磨性和使用寿命。
2.3 高韧性超全金属材料具有较高的韧性，能够在受到外力作用时发生塑性变形，而不会立即断裂。
这种高韧性使得超全金属材料在承受冲击和振动载荷时具有较好的性能。
2.4 高延展性超全金属材料具有较高的延展性，能够发生较大的变形。
这种高延展性使得超全金属材料在需要变形加工的情况下具有较好的可塑性。
3. 金属材料的超全机械性能检测方法超全机械性能的检测对于金属材料的研究和应用具有重要意义。
本节将介绍几种常见的金属材料超全机械性能检测方法。
第四章纸包装材料机械性能测试
⑷ 打开电源，出现提示屏；按下“返回” 键，出现主屏幕；
⑸ 在提示屏的状态下，按除“复位”键 以外的键即可进入项目选择屏：
试验项目 1：拉伸试验 2：抗拉强度与伸长率 3：拉断力与伸长率 4：热封强度 5：撕裂 6：180o剥离 7：90 o剥离
按【1】
试验项目名称
1：参数设置 2：打印 3：查看 4：标定
（1） 试样准备 a.用瓦楞纸板边压（粘合）试样取样器切 取25mm×80mm瓦楞纸板样品，并置标准 温、湿度条件下处理至平衡。 b.按下图插针
c.按下图把试样放在剥离强度试验架上。
d.把剥离强度试验架放在压缩试验仪下压板的 中心位置上。 （2）试验项目的选择。通过操作面板上的的 “试验选择”键进行选择“粘合强度” （3）测试（同环压强度） （4）测试数据的提取（同环压强度） （5）删除和打印输出（同环压强度）
数据处理：
R F 152
式中：R——环压强度，kN/m；
F——试样压溃时读取
的力值，N；
152——试样长度，mm。
比环压强度:单位定量（100g/m2)的环压强度
Rd
R W
100
式中： Rd——比环压强度，Nm/g；
R——环压强度，N/m；
W——试样定量，g/m2。
瓦楞纸板剥离强度（粘合强度）测定
R=F/b F—拉断力，N
b—试样宽度，mm
P=F/(B·d)
P—抗拉强度，又称 拉应力，Mpa
d— 试样厚度，mm
ε=（L-L0）/ L0×100%
式中：——伸长率，% L——试样被拉伸的长度，mm L0——试样未拉伸时的长度，mm
（2） 抗压强度
机械工程中的材料强度测试
机械工程中的材料强度测试一、引言在机械工程领域中，材料的强度是一个至关重要的指标。
材料的强度直接影响着机械结构的安全性和可靠性。
因此，在机械工程中对材料强度的测试和评估具有重要的意义。
本文将介绍机械工程中常用的材料强度测试方法及其原理。
二、拉伸试验拉伸试验是确定材料强度的常见方法之一。
拉伸试验通常使用万能试验机进行。
在拉伸试验中，材料试样被置于两个夹具之间，并通过施加均匀的拉力来逐渐拉伸材料。
通过测量应变和应力的变化，可以得到材料的应力-应变曲线，进而计算出材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度等强度指标。
拉伸试验具有操作简单、结果准确可靠的特点。
三、压缩试验除了拉伸试验，压缩试验也是常用的材料强度测试方法。
压缩试验通过施加压力来测试材料的强度。
在压缩试验中，材料试样被置于两个平行夹具之间，并通过施加力来压缩材料。
通过测量应变和应力的变化，可以得到材料的应力-应变曲线，进而计算出材料的压缩强度。
压缩试验可以评估材料在受到压力时的稳定性和抗压性能。
四、硬度测试硬度是衡量材料抗压能力的指标之一。
硬度测试可以通过不同的方法进行，常用的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
其中，布氏硬度测试是通过在试样表面施加一定的压力，然后测量印痕的直径来评估材料的硬度。
洛氏硬度测试则是通过在试样上施加压力后测量压痕的深度来评估材料的硬度。
硬度测试可以迅速有效地评估材料的抗压能力，对于材料强度的快速筛查和比较具有重要意义。
五、冲击试验冲击试验主要用于评估材料的韧性和抗冲击性能。
冲击试验一般使用冲击试验机进行，通过给材料试样施加冲击载荷，测量其在冲击载荷下的断裂特性。
冲击试验可以得到材料的冲击强度、断裂韧性等参数，用于评估材料在受冲击载荷时的性能。
冲击试验对材料的品质控制和使用环境的适应性评估具有重要意义。
六、应力腐蚀试验应力腐蚀试验是一种模拟材料在特定环境下受到应力和腐蚀共同作用的试验方法。
应力腐蚀试验可以评估材料在特定工作环境下的抗腐蚀性能和强度损失情况。
材料机械强度的测定
4．播料器和金属刮平尺
为控制料层厚度和刮平胶砂，应备有二个播料器和一金属刮 平直尺。
5．抗折强度试验机
抗折强度试验机，抗折夹具的加荷与支撑圆柱直径均为10± 0.1 mm，两个支撑圆柱中心距为100±0.2 mm。
6．抗压强度试验机
抗压强度试验机。在较大的五分四量程范围内使用时记录的 荷载应有±1%精度，并具有按2400 N/S±200 N/S速率的加荷能 力。
二．实验原理
混凝土受力破坏的过程，实际上是混凝土裂缝的发生 及发展的过程。也就是混凝土内部结构从连续到不连续的 演变过程。 混凝土是由水泥石及粗细骨料所组成的复合材料，它 的力学性质取决于水泥石的性能、粗细骨料的性能、水泥 石与骨料界面的粘结力以及水泥与骨料在混凝土内的相对 体积含量。 凝土在浇注时，由于泌水作用，形成泌水通道和水囊， 在混凝土干硬后会形成界面裂纹及空隙。
对相同质量的混凝土立方体试件来说，试件的尺寸越
小，测得的强度越高，反之亦然。这是由于混凝土立方试 块在压力机上受压时，沿荷载方向产生纵向变形的同时， 将发生横向变形。随着荷载逐渐加大，在试块上下表面与 压力机压板的接触面上产生制止横向扩展的摩擦力（图42
-11(a)的上图）。由于这种力的存在，对试块横向变形起
材料的抗折强度一般采用电动 抗折试验机进行测定，其测力原理 如图42-2所示。在这种情况下，力 矩M与各量的关系为： M1 = P L1 M2 = S L2 M3 = S A M4 = Q B 平衡状态时，
M 1 = M 2 即 P = S²L 2 / L 1 M 3 = M 4 即 S = B²Q / A
混凝土浇注且硬化之后，由于水泥水化造成的化学收 缩及物理收缩，引起水泥石体积变化，使骨料与水泥石界 面产生分布不均匀的拉应力，当拉应力超过界面上的抗拉 强度，在骨料与水泥石之间就会出现许多细微的裂纹。因 此，硬化后的混凝土在未受外力作用之前，内部就存在初 始应力和微细裂纹。 当混凝土承受单向应力荷载时，在粗骨料的上下端产 生压应力，侧面产生拉应力。此外，水泥石的抗拉强度远 低于抗压强度，所以在较低的压应力作用下，当其受拉区 的应力超过界面抗拉强度时，就使界面裂缝逐渐扩展，最 后导致试件破坏。
实验8-陶瓷强度的测定
㈡
试样夹具
试样夹具是一个辅助压具。是两个相互平行的板， 试样夹具是一个辅助压具。是两个相互平行的板，
它由钢材制造，并淬火到足以防止负荷过量时变形。 它由钢材制造，并淬火到足以防止负荷过量时变形。
㈢ 试样的制备
1．按生产工艺条件制备直径（D）为20±2 mm，长度 ．按生产工艺条件制备直径（ ） ± ， （L）为20±2 mm的规整圆柱体试样 ～15件。试样不允许 ） ± 的规整圆柱体试样10～ 件 的规整圆柱体试样 有轴向变形。 有轴向变形。 2．将试样清洗干净，剔除有明显缺陷和有圆度误差的试 ．将试样清洗干净， 干燥后待用。 样，干燥后待用。
㈤
结果记录与计算
1．测定记录 将有关的测试数据记入下表中。 将有关的测试数据记入下表中。 2．结果计算 试样的抗张强度按（42— 7）进行计算。在计算中， 试样的抗张强度按（42 进行计算。在计算中， 各种数据按修约规则处理。舍弃异常数据。 各种数据按修约规则处理。舍弃异常数据。以5个试 样的平均值为抗张强度的最终结果。 样的平均值为抗张强度的最终结果。
（a） 试样受力分析 (b) 沿中心线各点的应力状态 42图42-17 径向压缩试验法原理
σt
=
2 P /πD L
（42— 7） 42—
试样的抗张强度， 式中 σt —— 试样的抗张强度，N / m2 或Kgf/cm2 ； 试样破坏时的压力值， P —— 试样破坏时的压力值，N 或K g f ； 圆柱体试样的直径， D —— 圆柱体试样的直径，m 或cm ； 圆柱体试样的长度， L —— 圆柱体试样的长度，m 或cm 。
试验证明， 试验证明，圆柱体试样的抗压强度略高于立方体 的试样的抗压强度。这是因为，在制取试样时，圆柱体 的试样的抗压强度。这是因为，在制取试样时， 试样的一致性优于立方体。 试样的一致性优于立方体。圆柱体的内部应力较立方体 均匀。在对试样施加压力时，圆柱体受压方向确定；而 均匀。在对试样施加压力时，圆柱体受压方向确定； 立方体受压方向难于统一确定， 立方体受压方向难于统一确定，不同方向的抗压强度有 差异。 差异。 此外，试样的高度与抗压强度有关， 此外，试样的高度与抗压强度有关，抗压强度随 试样高度的降低而提高。因此，采用径高比为1 试样高度的降低而提高。因此，采用径高比为1：1的圆 柱体试样比较合适。 柱体试样比较合适。
材料学中的机械性能测试方法
材料学中的机械性能测试方法材料学是一个综合性学科，它研究的对象是物质的性质、结构和性能等方面。
其中机械性能是材料科学的重要内容之一，机械性能测试方法的研究和应用是发展新材料技术的基础。
本文将介绍材料学中的机械性能测试方法。
一、拉伸试验拉伸试验是材料学中最常用的一种机械性能测试方法，它能够测定材料在拉伸载荷作用下的延展性和强度。
这种测试方法可以通过试验样品来确定其材料性能，从而对材料的应用进行合理分析。
拉伸试验的具体步骤如下：1. 选择适当的试样，根据试样几何形状设计适当的夹具。
2. 安装材料试验机，调整试验机参数并对试样进行夹紧。
3. 施加载荷并记录载荷-位移曲线。
4. 通过载荷-位移曲线得到应力-应变曲线和最大应力点，从而计算出弹性模量、屈服点和断裂强度等参数。
二、压缩试验压缩试验是衡量材料在压缩载荷下的抗压强度以及变形塑性的一种测试方法。
与拉伸试验不同，压缩试验可以通过在材料内部施加压缩应力来确定其性能。
压缩试验的具体步骤如下：1. 选择合适的试样几何形状和大小，设计适当的夹具和加载系统。
2. 将样品放置在试验机中，对试样进行夹紧。
3. 施加载荷并记录载荷-位移曲线。
4. 通过载荷-位移曲线得到应力-应变曲线和最大应力点，从而计算出抗压强度、屈服压力和压缩弹性模量等参数。
三、弯曲试验弯曲试验是一种常用的材料性能测试方法，可以测定材料的弯曲刚度、弯曲强度以及断裂韧性等性能。
该试验是一种间接性测量方法，一定程度上反映了材料在加载下的变形和破坏行为。
弯曲试验的具体步骤如下：1. 确定试样的形状和大小，然后设计适当的夹具和加载系统。
2. 在试样的中间位置施加弯曲载荷，并记录弯曲变形的载荷位移曲线。
3. 通过载荷位移曲线得到应力-应变曲线和最大应力点，从而计算出抗弯强度、韧性指数和弯曲模量等参数。
四、硬度试验硬度试验是材料相关性质的一项重要指标，可以描述材料在受外力作用下产生微小的表面塑性变形，从而评估材料的抗磨损、抗压缩、硬度等性能。
水泥胶砂综合性能实验（胶砂流动度、机械强度的测定）
水泥胶砂综合性能实验(胶砂流动度、机械强度的测定)分实验一水泥胶砂流动度一、实验目的1、掌握GB / T 2419—94水泥胶砂流动度的检验方法；2、正确使用仪器并熟悉性能。
二、实验原理胶砂流动度是人为规定水泥砂浆处于一种特定的和易状态，它反映的出水泥胶砂的可塑性。
用流动度来控制加水量，使胶砂物理性能的测试准确可比，用流动度来控制水泥胶砂强度成型加水量，所测得的水泥强度与混凝土强度之间有较好的相关性。
胶砂流动度是通过规定的流动度跳桌来确定，单位mm。
三、实验仪器材料1、实验仪器：胶砂搅拌机符合GB 177 有关规定。
水泥胶砂流动度测定仪（简称跳桌）。
试模：用金属材料制成，由截锥圆模和模套组成。
截锥圆模内壁应光滑，尺寸为：高度60±0.5mm ;上口内径70±0.5mm ;下口内径100±0.5mm ;下口外径120mm ;模套与截锥圆模配合使用。
捣棒：用金属材料制成，直径为20±0.5 mm，长度约200mm。
捣棒底面与侧面成直角，其下部光滑，上部手柄滚花。
卡尺：量程为200mm，分度值不大于0.5 mm。
小刀：刀口平直，长度大于80mm 。
2、试验材料及条件一次试验用的材料数量为：水泥450g（540g），标准砂1350g，水量按预定水灰比计算。
水泥试样、标准砂和试验用水应符合GB 177 有关规定。
试验条件应与GB 177 有关规定一致。
四、实验操作步骤1、跳桌在试验前先进行空转，以检验各部位是否正常。
2、胶砂制备按GB 177 有关规定进行。
在制备胶砂的同时，用潮湿棉布擦拭跳桌台面、试模内壁、捣棒以及与胶砂接触的用具，将试模放在跳桌台面中央并用潮湿棉布覆盖。
3、将拌好的胶砂分两层迅速装入流动试模，第一层装至截锥圆模高度约三分之二处，用小刀在相互垂直两个方向各划5 次，用捣棒由边缘至中心均匀捣压15 次，如图 1 ；随后，装第二层胶砂，装至高出截锥圆模约20 mm ，用小刀划10 次再用捣棒由边缘至中心均匀捣压10 次，如图 2 。
4材料机械性能与检测
材料弹性模量
E（GPa） 411.0 279.1 211.4 199.5 129.8 115.7 104.9 82.7 78.0 70.3 49.9 44.7
材料
金刚石 碳化钨 碳化硅 氧化铝 铅玻璃
水晶 聚苯乙烯 有机玻璃 尼龙66 聚乙烯
橡胶 气体
E（GPa） ～965 534.4 ～470 ～415 80.1 73.1
达到增韧的效果。如用ZrO2能够增韧莫来石陶瓷、尖晶陶瓷 等。 ZrO2存在三种晶型，立方、四方、单斜。
其中四方相向单斜相的相变伴随有较大的体积变化～ 7％，这种相变体积变化是相变增韧的基础。
（五）弥散增韧
在基体中渗入具有一定颗粒尺寸的微细材料，达到增韧 的效果。微细粉体既可以是金属粉末（加入陶瓷基体之后， 以其塑性变形，来吸收弹性应变能的释放量，从而增加断裂 的表面能，改善了韧性），也可以是非金属颗粒（在与基体 生料颗粒均匀混合之后，在烧结或热压时，多半存在于晶界 相中,以高强度增加了整体的断裂表面能，特别是高温断裂 韧性）。
塑性变形中，随材料的不同，应力与应变之间 的关系相当分散，据经验固体的塑性变形行为：
στ=K(ετ)n
στ、ετ —真实应力、应变；
K—强度系数；n—形变强化系数：
n=1理想弹性体；n=0材料没有形变强化能力
金属材料n=0.1～0.5；
塑性变形中应变受速率、温度影响，与塑性变
形的微观机理有关，据经验描述速率敏感性：
στ=K’(ετ)m ετ —真实应变速率； m—应变速率敏感指数；K’—常数,单位应变速率材料流动应力
m=1粘性固体；m值越大，拉伸时抗缩颈的能力强； m=0材料没有应变速率敏感性
塑性变形机理：由晶体滑移和孪生晶引起的。
金属材料力学性能测试——拉伸、压索和扭转实验
0/A P =s s σ金属材料力学性能测试——拉伸实验拉伸实验是测定材料力学性质基本的重要实验之一。
根据国家标准金属拉力实验法的规定，拉伸试件必须做成标准试件。
圆截面试件如图1-1所示：长试件L=10d 0，短试件L=5d 0。
拉伸时材料的强度指标和塑性指标测定： 1、强度指标的测定：材料拉伸时的力学性能指标（如s σ，b σ，δ，ψ ），由拉伸破坏实验来确定。
图1-2是低碳钢拉伸实验时的拉伸图。
OA 段为弹性变形阶段，过了A 点,材料进入屈服阶段，材料进入上屈服点,A 点对应上屈服点的载荷Psu ，B 点对应 屈服点的载荷Psl 。
由于上屈服点的值不稳定(对同一批材料而言) ，下屈服点较稳定，因此在没有特别说明的情况下，规定下屈服点的载荷为屈服载荷Ps ，则屈服极限为: MPa 。
其中:A0为试件的初始横截面面积,拉伸图上D 点对应的最大荷载值为Pb,此后试件发生劲缩现象,迅速破坏。
材料的抗拉强度极限为:0/A P =b b σMPa 。
铸铁的拉伸实验图如图1-3所示。
试件变形很小，到达一定的载荷突然断裂，拉断时的最大载荷，即为强度的载荷Pb 铸铁拉伸强度极限为：0/A P =b b σMPa 。
2、塑性指标测定：将拉断后的低碳钢试件拼接后，测量断后标距L1；劲缩处的平均值径d1，由下列公式计算延伸率δ和断面收缩率ψ；%100/)(%100/)(010001⨯A A -=ψ⨯-=A L L L δ其中：A1为试件断开处的横截面积，L 1为试件断后的标距。
拉伸时材料机械性质的测定室温_____℃ 日期____年___月___日实验目的：1.测定低碳钢的屈服极限s σ，极限强度b σ，延伸率δ，面积收缩率ψ，铸铁的极限强度b σ。
2.观察拉伸过程中的实验现象。
实验设备：电子万能试验机。
游标卡尺。
实验主要步骤：1.分别测量两种材料的上、中、下横截面直径并填入表格。
2.安装试件，然后开始实验。
3.记录拉伸载荷，测量断后标距及收缩直径，代入公式计算。
金属材料机械性能检测
金属材料机械性能检测抗拉强度（tensile strength）试样拉断前承受的最大标称拉应力。
抗拉强度是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。
对于塑性材料，它表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。
符号为RM，单位为MPA。
试样在拉伸过程中，材料经过屈服阶段后进入强化阶段后随着横向截面尺寸明显缩小在拉断时所承受的最大力（Fb），除以试样原横截面积（So）所得的应力（σ），称为抗拉强度或者强度极限（σb），单位为N/mm2（MPa）。
它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。
计算公式为：σ=Fb/So式中：Fb--试样拉断时所承受的最大力，N（牛顿）；So--试样原始横截面积，mm2。
抗拉强度（Rm）指材料在拉断前承受最大应力值。
当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。
此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。
钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。
单位:kn/mm2(单位面积承受的公斤力)抗拉强度：Tensile strength.抗拉强度=Eh，其中E为杨氏模量，h为材料厚度目前国内测量抗拉强度比较普遍的方法是采用万能材料试验机等来进行材料抗拉/压强度的测定!屈服强度（yield strength）屈服强度：是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。
对于无明显屈服的金属材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限，称为条件屈服极限或屈服强度。
大于此极限的外力作用，将会使零件永久失效，无法恢复。
欧洲水泥标准 EN197-1-2011水泥
EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG
Central Secretariat: rue de Stassart, 36 B-1050 Brussels
入那些能用于任何混凝土，钢筋或无钢筋的，并在大部分西欧国家熟知的，在大部分西欧 国家生产和长久使用的水泥。在这个时期，欧洲标准化委员会/TC51 有将那些最有地域性 的水泥应继续列于国家标准之中的想法。1989 年的 EN 197 的计划遵循这种逻辑性但它并 不能集中大部分必要性使得它被人们采纳，一些国家想把所有的水泥都列入国家标准中 来，欧盟建筑产品的指令（89/106/CEE）要求加入所有传统的和经过考验的所有水泥，目 的是取消在建筑领域中的技术障碍。
材料机械强度测定
材料机械强度测定一、实验目的陶瓷是一种脆性材料，在检选、加工、搬运和使用的过程中容易破损。
因此，测定陶瓷的机械强度对陶瓷材料的科学研究、生产质量控制及使用都有重要的意义。
测定陶瓷强度的负荷形式，一般用弯曲、拉伸或者压缩。
本实验的目的：1、了解影响陶瓷材料机械强度的各种因素。
2、掌握陶瓷材料强度的测试原理与测试方法。
二、实验原理陶瓷材料中含有结晶颗粒、玻璃相及气孔，这使陶瓷结构中存在许多缺陷。
特别是组成陶瓷材料的主要晶体和玻璃相多是脆性的，因此，陶瓷在室温下呈现脆性，在外力的作用下会突然断裂。
在测定陶瓷强度的方法中，最容易进行分析的是两种方法，即将试样的张力负荷或压力负荷不断增加至试样断裂。
将断裂时的负荷除以试样的横截面积就可得出抗张强度或抗压强度。
但是，在做张力试验时，试样的两端不易夹紧，所以常常用抗弯（抗折）强度测定来代替。
抗弯（抗折）强度是陶瓷制品和陶瓷材料或陶瓷原料的重要力学之一，通过这一性能的测定，可以直观地了解制品的强度，为发展新品种，调整配方，改进工艺，提高产品质量提供依据。
陶瓷抗压强度的测定一般采用轴心受压的形式。
陶瓷材料的破裂往往从表面开始，因此试样大小和形状对测量结果又较大 __。
试样的尺寸增大，存在缺陷的概率也增大，测得的抗压强度值偏低。
因此，试样的尺寸应当小一点，以降低缺陷的概率。
三、实验仪器与材料1、实验仪器：万能材料试验机、切片机、研磨抛光机、游标卡尺等。
2、实验材料：购买的建筑陶瓷样品。
四、实验步骤1、测试样品的处理：先进行样品的切割、研磨与抛光处理，再将样品清洗干净，剔除有可见缺陷的试样，干燥后待用（注：同类试样不应少于10个）；2、用游标卡尺测量好样品的长、宽、高等尺寸；3、将样品放置于试验台上，并打开材料试验机的电源开关；4、打开电脑上的操作软件，设置好操作软件上的相关参数（如试验力、加载速度等）；5、点击操作软件上的“开始”键，仪器将开始自动进行测试；6、选择相应的试验台，可以进行抗弯强度和抗压强度的测试。
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2. 胶砂的质量配合比应为一份水泥，三份标准砂
和半份水(水灰比为0.50)。一锅胶砂成三条试体，每锅
材料需要量如表42—2。
3. 先使搅拌机处于待工作状态，然后再按以下的
程序进行操作
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表42—2 (g)
材料量 水泥品种
硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥 石灰石硅酸盐水泥
P —— 作用于试体的破坏荷重，kN 。
在水泥胶砂试体抗压强度测试中，用抗折试验后的 两个断块立即进行抗压试验，因此试体的受压面积
F = 0.04×0.0625 m2 ；
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三．实验器材
1.胶砂搅拌机 2.振实台
振实台应安装在高度约为400 mm的混凝土基座上。需防外 部振动影响振动效果时，可在整个混凝土基座上放一层厚约5 m m天然橡胶弹性衬垫。新标准规定，若无振实台，也可以用振动 台代替。
P = L—2—·Q——·B
5×10 = ——— B
=
50 B
L1 A
1×1
Rf = 2.34 P = 2.34 × 50 B =117 B （42 - 2）
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2．抗压
检验抗压强度一般都采用轴心受压的形式。按定义
，其计算公式为：
P F
（42Rc- 3=）
式中
Rc —— 抗压强度，Mpa ； F —— 受压面积，m2 ；
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一．目的意义
水泥强度检验主要是抗折与抗压强度检验。本实验 的目的：
1. 学习水泥胶砂强度的测试方法，以确定水泥强 度等级。
2. 分析影响水泥胶砂强度测试结果的各种因素。
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二．实验原理
1.抗折
材料的抗折强度一般采用简支梁法进行测定。对于均质弹性体，将 其试样放在两支点上，然后在两支点间的试样上施加集中载荷时，试样 将变形或断裂(如图42-1所示)。由材料力学简支梁的受力分析可得抗折 强度的计算公式：
台秤
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胶砂搅拌机
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抗压强度试验机
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折强度试验机
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振实台
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四．试验条件及对材料的要求
1. 验室温度为20±2℃，相对湿度大于50 %。 2. 养护箱温度为20±1℃，相对湿度大于90 %，养护 水的温度为20±1℃。 3. ISO基准砂 砂的湿含量是在105~110℃下用代表性砂样烘2h的质 量损失来测定，以干基的质量百分数表示，应小于0.2 %。 4. 中国ISO标准砂完全符合表42—1颗粒分布和湿含 量的规定。 5. 水泥 6. 水
每锅胶砂的材料质量
水泥 标准砂
水
450±2 1350±5 225±1
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把量好的水(精确±1 ml )加入锅里，再加入称好的水 泥(精确±1 g )，把锅放在固定架上，上升至固定位置。
然后立即开动搅拌机，低速搅拌30 S后，在第二个30 S 开始的同时均匀地将砂子加入( 当各级砂是分装时，从最粗 粒级开始，依次将所需的每级砂量加完 )。
6．抗压强度试验机
抗压强度试验机。在较大的五分四量程范围内使用时记录的 荷载应有±1%精度，并具有按2400 N/S±200 N/S速率的加荷能 力。
7．抗压夹具
夹具受压面积为 40 mm×40 mm。夹具要保持清洁，球座应 能转动以使其上压板能从一开始就适应试体的形状并在试验中保 持不变 。
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式中
Rf
M W
P• L 22
b h2
3PL
2b h2
6 Rf —— 抗折强度，Mpa ；
M —— 在破坏荷重P处产生的最大弯矩 ；
W —— 截面矩量，断面为矩形时W = b h2 / 6 ；
P —— 作用于试体的破坏荷重，kN ；
L —— 抗折夹具两支承圆柱的中心距离，m ；
b —— 试样宽度，m ；
h —— 试样高度，m 。
( 42 - 1）
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在水泥胶砂试体抗折强度测
试中，两支承圆柱的中心距离L =
0.1 m；试样宽度b = 0.04 m；试
样高度h = 0.04m 。将这些值代
入（42 - 1）式得
Rf
3PL 2.34P
2bh2
图42-1 小梁试 体抗折受 力分析
水泥胶砂试体不是均质弹性体，而是“弹-粘-塑性
3.试模
试模由三个水平的模槽组成（如图42—6），可同时成型三 条截面为40×40×160 mm的棱形试体。
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4．播料器和金属刮平尺
为控制料层厚度和刮平胶砂，应备有二个播料器和一金属刮 平直尺。
5．抗折强度试验机
抗折强度试验机，抗折夹具的加荷与支撑圆柱直径均为10± 0.1 mm，两个支撑圆柱中心距为100±0.2 mm。
M 1 = M 2 即 P = S·L 2 / L 1 M 3 = M 4 即 S = B·Q / A
图42-2 电动抗折试验机测力原理示意图
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所以 P = —L—2 ·—Q—·B L1 A
由于仪器设定为：力臂L 1 = 1 长度单位，A = 1长度
单位，L 2 = 5长度单位，Q = 10公斤，所以
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表42—1 ISO基准砂颗粒分布表
方孔边长（mm）
2.0 1.6 1.0 0.5 0.16 0.08
累计筛余（%）
0 7±5 33±5 67±5 87±5 99±1
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五.试验步骤
（一）试体成型
1. 将试模擦净，四周模板与底板接触面上应涂黄
油，紧密装配，防止漏浆。内壁均匀刷一薄层机油。
材料机械强度的测定
武汉理工大学
无机非金属材料实验—力学性能实验 精品课件
实验四十二 材料机械强度的测定
Ⅰ. 水泥机械强度的测定 Ⅱ.混凝土机械强度的测定 Ⅲ. 玻璃机械强度的测定 Ⅳ. 陶瓷机械强度的测定
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Ⅰ. 水泥机械强度的测定
水泥的强度在使用中具有重要的意义。水泥强度是 指水泥试体在单位面积上所承受的外力，它是水泥的主 要性能指标。水泥是混凝土的重要胶结材料，水泥强度 是水泥胶结能力的体现，是混凝土强度的主要来源。检 验水泥各龄期强度，可以确定其强度等级，根据水泥强 度等级又可以设计水泥混凝土的标号。
体”，用（42 - 1）式计算出的强度不完全代表水泥胶砂
试体的真实抗折强度值，但这种近似值已能满足工程测试
的要求。
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材料的抗折强度一般采用电动
抗折试验机进行测定，其测力原理
如图42-2所示。在这种情况下，力
矩M与各量的关系为：
M1 = P L1 M2 M3 = S A M4
平衡状态时