材料力學試驗的案例
MTS 材料試驗專業委員會第三屆青年委員學術會議暨材料與結構之力學測試論壇會議紀要
中國力學學會MTS 材料試驗專業委員會已連續成功舉辦了3屆青年學術會議，為從事材料與結構測試相關研究領域的青年才俊提供了良好的交流平臺，加深了青年委員之間的聯系，今后青年學術會議每年將舉辦1至2次。
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圖解各項異性聚合物基復合材料標準化和非標準化力學試驗
聚合物基復合材料是由各種纖維和聚合物通過不同成型工藝組合而成的新型復合材料，其既保留了原組成材料的主要特點，又通過復合效應獲得原組成材料不具備的性能。其中纖維主要起增強作用，聚合物樹脂主要起連接纖維和傳遞載荷的作用，而纖維和聚合物樹脂的界面是連接的紐帶，也是載荷傳遞的橋梁，起著非常重要的作用。聚合物基復合材料的比剛度以及比強度較高，抗疲勞性能和耐腐蝕性能優異,且具有可設計性強、成型工藝簡單、過載時安全性能好等優點。目前聚合物基復合材料已廣泛應用于軍事、航空航天、汽車、船舶、電子、無人機、機械、醫療、建筑以及運動器材等領域。
復合材料力學性能測試是聚合物基復合材料產品研制與生產的重要組成部分，對其質量保證和產品驗證起著重要作用。隨著聚合物基復合材料的廣泛使用，其力學性能測試變得越來越重要。測試這些各向異性材料的主要挑戰之一是需要開發各種各樣的夾具，以提供在不同條件下測試材料的各種方法。國高材分析測試中心的工程師熟悉國際標準和一系列法規要求，并根據ISO和ASTM規范對復合材料進行表征。
單向拉伸試驗（定向）
（ASTM D638，ISO 527）
單軸張力中的應力（ζ）根據以下公式計算：
ζ=材料樣品的荷載/面積…………..（1）
應變（ε）根據以下公式計算：
ε=δl（長度變化）/l（初始長度）…………..（2）
曲線（E）的初始線性部分的斜率是楊氏模量，由下式給出：
E=（ζ2-ζ1）/（ε2-ε1）…………..（3）
復合材料的單軸拉伸試驗
三點彎曲試驗
（ASTM D790）
通過三點彎曲試驗可以了解復合材料和熱塑性3d打印材料的彎曲強度、彎曲應力和應變。
展開 
會議通知：第五屆海峽兩岸破壞科學與材料試驗學術會議暨第十二屆全國MTS 材料試驗學術會議/第14 屆
會議宗旨
藉學術理論研討 提升破損分析水平
藉實務議題座談 解決應用技術問題
藉相互經驗交流 分享工作心得成果
藉溫馨聯誼活動 促進未來緊密合作
會議主題
1）材料的力學性能及其試驗技術 全尺寸零件試驗
2）斷裂力學研究的新理論和新方法 壽命評估技術
3）材料毫微測試的理論與技術 破損分析技術及應用
4）材料的破壞力學、疲勞及潛變 監測技術
5）環境對材料力學性能的影響 腐蝕防蝕技術
6）材料試驗新技術及其應用 風險破壞機率統計分析
7）薄板力學與成形性試驗 材料破壞特性試驗
8）材料試驗設備改造和維護、維修技術 核能材料
9）損傷與防治 交通工程材料的破壞與試驗
10）無損檢測技術 金屬材料的破壞與試驗
11）損壞修護補強與修補技術 組件試驗
會議時間與地點
2018年11月7日至11日（11月7日 報到注冊）
北海辰茂海灘酒店
會議征稿
凡未經正式發表、與材料破壞和斷裂領域相關的研究成果
展開 復合材料連接設計、分析和試驗培訓
先進復合材料因其比強度和比剛度高及材料鋪層可設計性等優異特性，成為改善產品性能的關鍵材料，已經大量應用于對重量要求苛刻的航空航天結構，包括飛機機翼機身等主承力結構。任何一個大型結構，結構連接是不可避免的。連接部位的設計技術是復合材料結構設計中的關鍵技術之一。基于此，碳纖維研習社將于2020年12月18日至20日在深圳組織復合材料連接、分析和試驗培訓，歡迎行業技術人員參加。
講師簡介
謝鳴九 中國飛機強度研究所研究員
1963年畢業于北京鋼鐵學院數學專業，同年分配到國防科委某研究所。
1984年作為訪問學者在原西德宇航研究院結構力學研究所工作一年，從事固化應力研究，論文在1986年的Composites Science and Technology雜志上發表。
從1977年開始從事復合材料力學研究。一直是部管復合材料連接預研課題的主管，參與殲8和殲10復合材料結構設計技術攻關項目，并在后者復合材料系統工程擔任副主任工程師。任職期間試驗了大量的連接試件和基本性能試件。
1994年聯合成都、沈陽和西安飛機設計研究所等單位編寫了《復合材料連接手冊》。該手冊總結了航空系統多年來關于復合材料連接研究的主要成果，并借鑒了國外的先進經驗。手冊結構完整、內容豐富、技術先進、應用方便，實用價值很高。獲中國航空工業總公司科技進步二等獎。
2009~2012年應上海交通大學航空航天學院的邀請給大飛機研究生特班講授《復合材料連接》課程。
2012年以來先后編著了《復合材料連接》和《復合材料連接技術》兩本專著。
展開 常規巖土力學試驗主應力組成分析與疲勞仿真驗證
摘 要：本研究通過數值計算和室內實驗仿真的方式開展了對常規巖土力學試驗主應力組成分析與疲勞荷載的研究。進行了常規巖土力學試驗的仿真，并得出了主應力分布特點。通過建立疲勞仿真計算模型，對試件進行疲勞仿真驗證，針對四組不同算例對試件的疲勞荷載進行模擬分析。通過研究得出不同主應力組合對試件的疲勞荷載有著一定影響。
關鍵詞：常規;試驗;疲勞;組成分析;主應力;巖土力學;
1 常規巖土力學仿真中的主應力分布特點
為實現對巖土力學試驗的仿真，開展研究前，引進Mohr-Coulomb（莫爾-庫倫強度理論）、Drucker-Prager(DP準則），將其作為參照，進行巖土材料在力學性能試驗中應力分布的研究[1]。
在此過程中，Mohr-Coulomb理論提出，材料發生破壞行為，大多屬于剪切破壞，在此種條件下，破壞面上存在剪應力，而對應的剪應力可以用法向應力函數表示，表達式如下：
式中：τf代表材料發生破壞時，破壞面上的剪應力；f（σ）代表法向應力函數。根據上述函數，可以確定巖土材料的莫爾破壞包絡線，如圖1所示。
圖1 巖土材料的莫爾破壞包絡線
圖1中，A、B代表破壞面的兩個莫爾圓；O1、O2代表兩個任意點莫爾圓半徑；M、N代表破壞面的垂直包絡線[2]。設定一個參數為巖土材料的屈服系數，將其表示為Q,Q的計算可以通過下述公式得到。
式中：Q代表屈服系數；O1代表任意點莫爾圓半徑；O1M代表圓心到包絡線距離。根據實際情況，應明確Q的取值在0～1之間，當計算后發現Q的值>1時，說明在此種條件下，巖土材料樣件已在法向應力作用下，達到了屈服破壞程度。
在上述內容的基礎上，參照DP準則，進行巖土材料屈服應力的分析，在此過程中，可以將巖土材料的樣件假設為一個三維模型，模型在三個方向的主應力構成三維應力空間[3]。
展開 一文搞懂：金屬材料的拉伸試驗 附《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》下載
2、拉伸試驗步驟
1）準備試件。對相同大小規格形狀的普碳鋼和鋁合金試樣分別進行拉伸試驗。用刻度機在原始標距范圍內刻劃圓周線。將標距內分為等長的10格。測量得到其原始直徑為10mm，原始標距長度為100mm。
2）調整試驗機。手動控制上夾頭至合適的夾持位置。選擇合適的測力度盤。開動試驗機，使工作臺上升10mm左右，以消除工作臺系統自重的影響。調整主動指針對準零點，從動指針與主動指針靠攏，調整好自動繪圖裝置。
3）裝夾試件。先將試件裝夾在上夾頭內，再將下夾頭移動到合適的夾持位置，最后夾緊試件下端。（鋁合金材料無顯著屈服現象需轉載電子引伸計）
4）檢查與試車。檢查以上步驟完成情況。開動試驗機，預加少量載荷（載荷對應的應力不能超過材料的比例極限），然后卸載到零，以檢查試驗機工作是否正常。
5）進行試驗。開動試驗機，緩慢而均勻地加載，仔細觀察測力指針轉動和繪圖裝置繪出圖的情況。注意捕捉屈服荷載值，將其記錄下來用以計算屈服點應力值。屈服階段注意觀察滑移現象。過了屈服階段，加載速度可以快些。將要達到最大值時，注意觀察“縮頸”現象。試件斷后立即停車，記錄最大荷載值。（鋁合金試樣無明顯屈服現象）
6）取下試件和記錄紙。
7）用游標卡尺測量斷后標距。
8）用游標卡尺測量縮頸處最小直徑
3、金屬材料拉伸過程中的四個階段
試驗最終得到的拉伸曲線，實際上是載荷－伸長曲線，在這個曲線中有四個階段：彈性階段、屈服階段、強化階段、頸縮階段。
1）彈性階段: 隨著荷載的增加，應變隨應力成正比增加。
展開 番木瓜摘取的接觸力學模型構建與試驗 附接觸力學文檔下載
結果和結論
樣本表面無明顯變形、壓痕與裂紋，夾持處果肉室溫靜置 24 h 后無明顯的顏色變化和傷痕，最大夾持力遠小于成熟番木瓜橫徑方向受壓彈性變形階段壓力極限值；質量和摘取扭轉力矩與橫徑、縱徑、果柄長度、果柄扭斷直徑有密切依存關系，質量多元線性回歸達極顯著水平，扭轉力矩多元線性回歸達顯著水平；依據接觸力學模型和回歸模型計算的理論夾持力與測量夾持力對比，測量夾持力均高于理論夾持力，兩者最大偏差小于20%，兩者在趨勢上具有較好一致性。摘取方案能穩定無損傷摘取番木瓜，摘取接觸力學模型具有正確性與實用性，可為番木瓜摘取末端執行機構設計與力度控制提供依據。
下載地址：接觸力學文檔下載
展開 材料力學基礎知識，超全收藏！ 附材料力學劉鴻文下載
材料力學所涉及的內容分屬于兩個學科：
固體力學 (solid mechanics)，即研究物體在外力作用下的應力、變形和能量，統稱為應力分析 (stress analysis)。但是，材料力學又不同于固體力學，材料力學所研究的僅限于桿類物體，例如桿、軸、梁等。
材料科學 (materials science) 中的材料的力學行為 (behaviors of materials)，即研究材料在外力和溫度作用下所表現出的力學性能 (mechanical properties) 和失效 (failures) 行為。但是，材料力學所研究的僅限于材料的宏觀力學行為，不涉及材料的微觀機理。
力學特性是指在外力作用下材料變形與所受外力之間的關系，以及材料抵抗變形和破壞的能力，這些力學特性均需通過材料試驗確定。
以上兩方面的結合，使材料力學成為工程設計 (engineering design) 的重要組成部分，即設計出桿狀構件或零部件的合理形狀和尺寸，以保證它們具有足夠的強度、剛度和穩定性。
展開 復合材料力學介紹—— 基本概念和分類 附復合材料力學文檔下載
引言
復合材料的定義有多種，大體而言，指的是兩種或多種不同性質的材料用物理和化學方法在宏觀尺度上組成具有新性能的材料。
本系列大體上參考《復合材料力學》，沈觀林等著，清華大學出版社。
文章盡量少地牽涉數學公式，以概念和觀點為主，并在最后增加了一些案例，說明復合材料力學是如何進行分析的。
本人在復合材料力學分析的水平和經驗水平有限，希望大家能一起學習討論。
基本概念
復合材料這個概念并不新鮮，人類很早就開始使用復合材料，如古代使用的土坯磚就是由黏土和稻草（或麥稈）組成；此外，我們熟知的鋼筋混凝土、膠合板等，都是復合材料。
復合材料從應用的角度大致可以分為2類：
功能復合材料，如導電、耐高溫燒蝕、磨阻等；
結構復合材料，作為一種結構件，具有高比強度或比剛度，我們這個系列主要討論的就是這類復合材料。
基本分類
結構復合材料由基體材料和增強材料兩部分組成：
基體材料，主要起到連接、固定、傳遞、保護等作用，通常由樹脂、金屬和非金屬；
增強材料，核心作用，提供材料的剛度和強度。
復合材料相比金屬材料，復雜得多，具有很多特點，并且可設計。
展開 
2018海峽兩岸破壞科學與材料試驗學術會議暨第十二屆全國MTS材料試驗學術會議在廣西召開
與會代表就材料的破壞（失效）、疲勞、斷裂、環境對材料力學性能的影響，材料使用壽命評估，無損檢測，材料試驗設備改造、維修和維護，材料試驗新技術及應用等方面進行了廣泛、熱烈的交流。這次會議在促進海峽兩岸經驗交流、分享彼此研究成果的同時，更增進了海峽兩岸同行之間的情感和友誼。會議收集論文100余篇（其中臺灣代表12篇），出版了論文摘要集。
會議期間還舉行了海峽兩岸委員會聯系會議，分別決定第六屆海峽兩岸破壞科學與材料試驗學術交流會在臺灣舉辦，第十三屆全國材料試驗學術會議在成都西南交通大學舉行，具體時間待定。
與會全體代表對會議承辦單位廣西大學和臺灣科技大學的辛勤工作，以及對MTS工業系統（中囯）有限公司對會議的大力支持表示衷心的感謝！
來源：中國力學學會
展開 彈性力學對材料力學的批判與繼承 附彈性力學教程王敏中下載
相對應的，彈性力學借助于微元體，可以求出彈性體任意點的應力、應變和位移，那么，這些解對應于材料力學的工程目標，應力、應變解可用于分析彈性體的強度問題，應變和位移可以分析彈性體的剛度問題，應力可以分析彈性體的穩定性問題，也就是說彈性力學與材料力學具有相同的工程目標。
下載地址：彈性力學教程王敏中
汽車試驗：新能源汽車驅動電機用稀土永磁材料試驗方法
驅動電機是新能源汽車的“心臟”，而稀土永磁材料則是驅動電機的首選材料。稀土永磁驅動電機可以大幅減輕電機重量、縮小電機尺寸、提高工作效率。
GB/T 39494-2020新能源汽車驅動電機用稀土永磁材料表面涂鍍層結合力的測定 即將于2021年10月1日開始實施，主要適用于新能源汽車驅動電機用稀土永磁材料表面的單層或多層涂鍍層結合力的測定，涂鍍層包括采用電鍍、電泳、噴涂、物理氣相沉積、化學鍍等技術的涂鍍層（帶有涂鍍層的稀土永磁材料以下簡稱涂鍍層產品）。
標準規定了新能源汽車驅動電機用稀土永磁材料表面涂鍍層結合力的測定方法。共包含四種方法，拉開法、剪切法、劃格法、熱震法，均為破壞性試驗方法。
一、拉開法
1、方法原理：將試柱用膠黏劑固定在涂鍍層上，利用拉力試驗機在涂鍍層的法線方向上連續地施加載荷，當該載荷大于涂鍍層的結合力時，涂鍍層即從基體上分離或涂鍍層的不同膜層分離。用破壞涂鍍層／基體界面間附著所施加的拉力與粘接面積的比值或破壞涂鍍層／基體界面間附著所施加的拉力來表示涂鍍層的結合力。
2、試驗設備與材料
1）高低溫沖擊試驗箱
用于涂鍍層產品的高低溫交變處理。可使用兩個獨立的溫度試驗箱或一個快速溫度變化的試驗箱。可采用人工或自動轉換方法，試驗箱應在３ｍｉｎ內完成高低溫轉換。
2）拉力試驗機
拉力試驗機的測力系統及同軸度應按照ＪＪＧ４７５—２００８進行校準，其精確度應為１級或優于１級。拉力試驗機橫梁應能保持空載速度在０.５ｍｍ／ｍｉｎ以內恒速運行，加卸力應平穩、無振動、無沖擊。
3）試驗組合
試驗裝置
拉開法試驗裝置如圖１所示。裝置Ａ適用于上下表面平行的涂鍍層產品。對厚度小于５ｍｍ的涂鍍層產品，為避免拉伸過程中因涂鍍層產品強度不夠而導致斷裂，宜在涂鍍層產品的另一面粘接一塊鋼片，使下夾具的力作用在鋼片上。對于厚度不小于５ｍｍ的涂鍍層產品，可不粘接鋼片。
展開 無人機力學可靠性試驗的核心價值與測試維度
振動試驗通過模擬不同頻率和幅值的振動環境，檢測無人機的結構是否會發生共振、疲勞損傷或部件松動。
沖擊試驗
沖擊試驗主要模擬無人機在起飛、著陸或突發氣流中受到的瞬時沖擊。通過該試驗，可以評估無人機的抗沖擊能力以及關鍵部件（如電池、傳感器等）的牢固性。
加速度試驗
加速度試驗用于檢驗無人機在高速飛行或急轉彎時的結構強度。通過施加不同方向的加速度載荷，驗證無人機機體和連接部件是否能夠承受極端飛行狀態下的力學負荷。
疲勞試驗
無人機在長期使用中會經歷反復的力學載荷，可能導致材料疲勞和結構損傷。疲勞試驗通過模擬長時間、循環加載的條件，評估無人機的使用壽命和耐久性。
環境力學試驗
除了常規力學測試，無人機還需接受高低溫、濕熱等環境條件下的力學性能測試，以確保其在各種氣候環境中的可靠性。
試驗設備與技術
力學可靠性試驗需要高精度的測試設備和專業的技術支持。通常，試驗會使用振動臺、沖擊試驗機、加速度測試系統等設備，結合傳感器和數據采集系統，實時監測無人機的力學響應。通過分析試驗數據，工程師可以發現設計缺陷，優化產品結構，從而提升無人機的整體性能。
無論是消費級無人機還是工業級無人機，力學可靠性都是其核心競爭力的關鍵組成部分。選擇專業的測試合作伙伴，是企業提升產品質量、拓展應用場景的重要保障。北京沃華慧通測控技術有限公司將持續以更智能的測試解決方案與服務，助力無人機行業筑牢安全防線，邁向高質量發展新階段。
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