穆妍君
（上海海鹰机械厂，上海 200436）
摘要：随着我国金属科技不断发展进步，金属材料已经成为现代社会不可缺少的一部分，占据工业领域的重要地位。金属材料的性能和材质可以有效的提高金属建筑物和设施设备寿命，因此，我国为了提高金属材料的综合性能，对材料本身提出更多、更细致、难度更高的制作要求。本文主要通过不断对金属材料的性能进行分析研究，从而对金属材料的力学性能进行考察，获取高质量的金属材料。另外，本文通过对常见的金属材料力学实验设备进行分析研究，为金属材料研究工作提供参考价值。
关键词：金属材料；力学性能；力学实验；实验设备
1、金属材料力学性能实验方法
1.1拉伸测试
拉伸测试是金属力学性能实验中最常见的、最基础的一项测试方式。拉伸测试主要使通过测试金属材料的拉伸范围，从而通过对金属材料在极限范围内的数值和极限范围外的数值进行比较。通过对极限数据进行测试后，为了提高金属材料测量数据的真实性、可靠性，需要保证金属材料测试设备仪器设定相应数据，从而增加测试数据的真实性和准确性，控制金属材料的唯一变量，降低由于测试设备因素，从而导致的测量数据出现偏差[1-2]。本文主要通过对低碳钢为测试对象，在规定的极限范围内，当测量设备指针停止转动时，对低碳钢进行测量。假设低碳钢横截面积为A，那么低碳钢所承受的最大极限值为PS/A。由于拉伸测试法具有简单便捷、易于操作等特点，因此，科研人员通过构建金属材料的应变曲线，从而来获得金属材料的极限值。
1.2压缩测试
压缩测试法主要通过对金属材料的极限值和抗拉强度进行分析研究，当检测设备通过外力帮助下一直对金属材料进行施压，从而导致金属材料内部结构受外力施压下，一旦遭到破坏，严重后果会导致金属材料的外形发生变化[3-4]。研究人员通过对金属材料压缩过程中的数据变化情况进行观察记录，并且通过在不同时间段、不断压缩强度所表现的变形程度和承受时间进行对比分析，从而可以直观的观察出金属材料的性能。在利用压缩测试法对金属材料进行测试过程中，为了避免金属材料的接触面不同，材料受力点不同，从而对最终实验数据造成影响。科研人员通过采用球形承垫的方法来对金属材料进行测试。本文主要通过对低碳钢材料进行压缩测试。在测试过程中，利用胡克定律来对压缩数据进行观察、记录，从而获得压缩曲线。当金属材料的压缩曲线逐渐趋于非线性变化时，则说明金属材料已经达到了屈服状态，当金属材料到达该状态时，则表明金属材料压缩曲线图将会持续呈曲线状态发展。另外，科研人员通过在实验过程中要适当的涂抹润滑油，从而达到减少摩擦等现象。
1.3扭转测试
扭转测试只要是在测试之前，通过事先绘制的金属材料直线，在扭转测试过程中，通过对金属材料变形程度，来获取金属材料的极限值以及剪切强度极限值。在测试过程中，为了避免金属材料移动对检测数据带来的影响，科研人员通过用螺栓将金属材料进行固定[5-7]。当测试设备进入减速转动时，固定部分的金属材料会带动其他部分扭动起来，由于金属材料受力不均匀，因此会导致金属材料变形。因此，科研人员可以通过利用扭转测试来对金属材料特性进行分析。
1.4硬度测试
硬度测试只要时判断金属材料软硬程度的一种发生，硬度测试主要可以分为压入法、回跳法、刻划法三大类。当测试人员通过对材料的硬度进行测试时，首先需要对实验材料的受力点进行分析，并且通过相关检测手段来对其进行检测，最后根据布氏硬度法来对其进行测量。将测试材料放置在具有一定压力的环境中时，可以通过利用布氏硬度来对其进行测量。由于硬度测试法会对金属材料造成损害，因此，主要检测对象为铸钢和锻钢。
2、金属材料力学实验设备
2.1万能材料试验机
材料试验机可以对多中金属材料进行拉伸、压缩、剪切、弯曲，可以检测多种金属材料，是金属材料测试设施设备中常见的检测设备，具有较高的工作效率、整体性强等优势。材料试验机端口处设有传感器和放大器，从而实现数据的处理和传输，从而提高数据处理速度和数据传输效率。另外，在金属材料测试过程中，根据驱动系统对材料试验机设定好相应程序，测试人员可以通过电脑来直接控制实验进程，从而降低了人工操作出现的试验误差，从而方便测试人员对试验数据结果进行跟进，提高数据的准确性和可靠性。这种全自动数字控制设施设备，已经成为未来发展趋势，已经被广泛应用在各行各业中。
2.2扭转实验机
扭转试验机主要通过对金属材料零部件的扭转力进行测试，在测试过程中，通过在学校、工厂等相关机构中，对金属材料零部件的扭转力进行综合测试，并且根据不同的测试机构，可以划分为不同的测试类型。其中，线材扭转试验机、自锁螺母扭矩试验机、弹有扭转试验机等等。每种试验机所具备的性能不同，比如：线材扭转试验机主要测量对象集中在0.1~4mm之间的金属线材，而弹有扭转试验机主要通过采集放大的数据以及闭环系统技术，从而实现设施设备测试的目的。
2.3布氏硬度计
布氏硬度计主要工作原理是对碳化钨球进行施压，由于碳化钨球的硬度值不少于1500HV，将碳化钨球放置在金属材料表面进行施压，当碳化钨球压入到金属材料表面后，保持一定时间，撤掉施压力后，通过测量金属材料表面的压痕的直径，来测量金属材料的硬度。由于布氏硬度计的优点有代表性全、试验数据稳定、试验数据具有同一性等等，因此被科研人员广泛使用。
2.4摆锤式冲击试验机
摆锤式冲击试验机主要用于测量金属材料的抵抗冲击力的性能，摆锤式冲击试验机主要分为三种类型，分别为：手动型、半自动型以及全自动型。科研人员可以通过试验需求来选择不同效果的冲击试验机。科研人员在试验过程中，通过借助继电器和离合器等设施设备，完成金属材料的抵抗冲击力的性能测试的操作流程，由于摆锤式冲击试验机具有自动摆锤功能，从而可以有效、快速的检测处金属材料的抵抗冲击力性能。
3、结束语
随着金属材料的受重视程度，针对金属材料力学性能测试进行实验方法标准规划，在金属材料力学性能测试方法以及新的试验设备这也为金属材料力学检测领域实现跨越式发展提供了有利的条件。通过对金属材料力学性能进行测试后，可以根据不同金属材料的特点，从而选择适合该金属材料的检测方式和设施设备，得出影响金属材料力学因素。科研人员通过针对金属材料自身性能进行分析研究，通过结合金属材料自身情况，选择合适的测试方式，提高金属材料力学性能，从而提高金属材料的使用寿命和质量。
参考文献：
[1] 李思锐.金属材料力学性能测试方法发展探讨[J] ,绿色环保建材2017( 10)
[2]李卫国,邵家兴,海波等.材料高温力学性能理论表征方法研究进展[J]，固体力学学报2017. 38(02)
[3]肖厦子，宋定坤，楚海波等.金属材料力学性能的辐照硬化效应力学进展,2015.45(01)
[4] 郭广平,丁传富.航空材料力学性能检测,北京机械工业出版社,2017.5
[5]李思锐。金属材料力学性能测试方法发展探讨[J].绿色环保建材，2017(10): 24-25.
[6] 李卫国，邵家兴，寇海波等.材料高温力学性能理论表征方法研究进展[J].固体力学学报, 2017, 38 (02):93-123.
[7]肖厦子，宋定坤，楚海建等.金属材料力学性能的辐照硬化效应[J].力学进展, 2015, 45(01): 141-178.