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摘要：文章分析了金属材料力学性能测试技术的发展情况。在进行金属材料力学性能测试的过程中，可以使用计算机模拟金属材料力学性能测试实验。该实验能够将金属材料在实验过程中产生的状态实时反映出来，并对其针对性分析从而收集实验数据，对未来金属材料测试提供相应的数据支撑，进一步为模拟金属构件力学性能的实现提供指导。
关键词：金属材料；力学性能；测试技术；发展
不同的金属材料在实际生产过程中都会受到外部温度和应力的作用，因此在进行材料选择的过程中，需要相关人员结合金属材料的实际特点和经济性进行考量。相关人员需要对材料的实际使用性能进行深入分析和探究，尤其是针对材料力学性能。绝大部分情况下材料的力学性能能够将工程设计参数直接体现出来，所以为了更好的发挥基础材料的实际作用，就需要首先掌握材料的力学性能。
1.金属材料力学性能测试概述
相关人员在开展金属材料力学性能测试的过程中，测试人员自身专业素养，专业技能，测试手段，试样状态，周围环境条件等等因素都会对金属材料力学性能测试最终结果的准确性产生干扰。目前使用金属力学性能测试技术的改进主要在实验设备上得到了相应的展现，在实验过程中只能通过样品测试结束后的数据分析进行应力应变状态分析。由于金属样品的形状和尺寸各不相同，因此这时无法对其强度状态进行确定并给予正确的评价。使用有限元分析软件可以模拟分析金属材料力学性能，从而使相关人员直观的观察到金属材料在力学性能测试过程中存在的应力应变状态。在这种情况下不但能够更好的对基础材料应力应变状态进行分析，还能够准确预测，从而为金属构件在使用阶段内失效分析及合理设计使用提供参考依据，便于金属材料的选择和质量控制。连续体上开展近似计算的数值手段属于有限元，这种方法经过了几十年的发展和演变得到了相应的完善和优化，这也使其成为了目前使用范围最广的数值计算手段，有限元方法能够对工程内部结构，热力学，电磁学等问题进行计算。随着我国社会经济的发展和进步对材料力学的有限元分析不断深入，金属材料力学性能测试中也采用了一些常见的有限元分析法，并提出了材料力学性能指标和应力应变之间的联系。
2.ANSYS有限元模拟与实验室力学性能测试耦合
对较为复杂的连续物理对象进行不同子域的划分，并基于子域建立近似函数对其实实施描述，最终推导求解处理所有子域误差，建立分析方程，借助计算机处理技术解决各种复杂问题的过程就属于有限元分析。在常规力学性能实验过程中，金属材料的检验项目主要分为金属材料拉伸检验，冲击检验，疲劳检验，工艺性能检验和硬度检验。金属材料的力学性能绝大多数情况下是在标准式样力学检验机上以较为简单的几何形状呈现，在正常应力状态下展开力学测试。使用ANSYS有限元模拟力学测试实验能够提升实验过程的直观性，从而建立与其相关联的力学检验模拟数据库，可以为模拟技术材料更改实际形状和服役条件，进一步提升力学性能模拟分析效果[1]。
①在模拟拉伸实验过程中需要按照实验标准进行，主要检测项目包括材料抗拉强度测试，屈服强度测试，伸长率测试，断面收缩，性能测试以及n值和r值的测试。金属材料拉伸样品在实际拉伸的时候会受到几个不同的拉伸阶段，金属材料会经过弹性拉伸，屈服拉伸，强化拉伸和颈缩拉伸。在拉伸完毕之后所获得的实验数据是基于测量作用于金属样品的载荷F和样品原始标记部分的伸长长度L计算所得。ANSYS模拟金属拉伸实验过程中包括了实验建模，物理参数设置，加载条件设置以及最终计算。在模拟金属拉伸实验过程中需要相关人员结合金属材料拉伸实验的特点和模型进行参考，为了对模型简化可以不考虑夹实部分，固定一端圆弧的末端并在另一个圆弧末端添加位移载荷，在这种情况下可以进一步节省后期计算时间还能够满足本次实验计算精准度，如图1。由于大部分金属材料都是各项同性的，因此只需要将金属材料的密度，弹性模量和泊松比输入进去并进行定义。同时金属拉伸实验过程中加载条件的设置应该以测试材料的实测应力应变关系为主。
②金属材料模拟数据库的建立需要依靠金属材料密度，材料弹性模量，材料泊松比等自身特性参数作为支撑。金属材料大小与材料内部状态例如金属材料，内部元素含量，热处理状态和周围环境受力影响没有直接关联。金属力学模拟拉伸实验能够通过对测试结果的耦合计算出不同材料内部的密度弹性模量和泊松比。这时金属材料中密度弹性模量和泊松比与实际材料固有参数没有直接关联。主要是使模拟结果与实际测试相耦合的作用，进而建立起关联数据库如图2。
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图1拉伸试验样品模型
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图2关联数据库建立
③近几年来，我国金属力学性能测试中将测试重点从普通测试样品转移到了服役零件上，模拟零件寿命实验能够经过未来发展和演变转化成一门独立学科。例如，国外某油田利用金属材料及天然气管道构件进行模拟实验，从而对基础材料在特定环境下的使用效果进行研究，这种实验方式也在世界各国得到了广泛的使用。但是由于这些金属材料全尺寸模拟实验没有得到广泛推广，这也使其操作起来存在一定的困难。因此这时就将其更多的应用到了重要零件的模拟测试中。在对金属材料加工状态和使用状态进行跟踪了解之后可以得知，借助计算机，ANSYS有限元模拟建立模型之后可以利用数据库内部的模拟数据分析基础构件，进一步获得普通力学性能测试所得出的性能依据，判断金属零件在真实服役状况下所呈现的强度与强度和应力之间的关联性。基础构件实验室力学性能测试方法较为简便，能够节约检验成本和人力支出，同时这种检验方法适用于各种构件，可以科学合理的指导服役条件下的金属构件力学性能[2]。
3.金属材料力学测试未来发展
随着近几年我国社会经济的不断发展和进步，科学技术也呈现上升趋势，我国军工行业，航空航天，海底及其他一些高科技行业内对于科学技术的需求较高。这些领域工作条件非常复杂，这也提升了对于科学技术的要求，同时大部分新材料的出现也对现有力学性能检验产生了一定的冲击。所以在这种情况下我国金属材料测试未来发展中需要提升测试灵敏度和精准度，对原有材料测试手段进行升级和产业和创新实习，使其具有更高的灵敏度。强化材料工程发展，结合未来材料发展情况和行业发展情况，对测试设备和测试技术进行更新，从而进一步迎合未来日益复杂的力学条件，使测量体系更加科学标准，避免引起不必要的误差。在军事领域中产品工作服役环境会更为恶劣，在这时如果使用传统金属材料测试方法无法得出较为精确的评价。所以为了更好的应对极恶劣条件，保证产品后续设计制造的稳定性，需要利用计算机模拟技术，在支持的模拟环境下开展金属材料力学性能测试。
结语
综上所述，本文以计算机为基础开展了金属材料力学性能测试，并直观掌握了金属材料在实验过程中出现的应力应变状态，能够为未来金属材料的数据测试提供支撑。本次实验通过分析有限元具有复杂状态的金属材料在真实服役状态下得到表征，不但能够对金属材料实际应用过程中存在的现象进行预测，还可以提升金属材料的制造使用安全性。
参考文献
[1]李合美,赵亚谋,张军强.简述金属材料力学性能测试方法的发展及应用[J].科学与信息化,2019,000(002):97,102.
[2]张赞平.浅析金属材料力学性能测试中存在的不确定度[J].中国金属通报,2019,000(006):142,144.