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。
塑料机械性能测试
击试验是将样条的一端垂直夹住，而Charpy冲击试验是将样条两端
水平夹住，但基本原理二者相同。 •根据试验的受力状态可分为：弯曲冲击（简支梁和悬臂梁冲击）， 拉伸冲击，扭转冲击，剪切冲击和落锤冲击 缺口冲击强度在描述材料的缺口敏感性方面非常有用 对冲击性能试验的影响因素很多，试验值只是该材料在试验方法规 定条件下的冲击韧性 不同的冲击试验结果不能比较
拉伸性能--曲线
拉伸应力： = F/A 伸长率： = L/L100%
塑料材料的拉伸应力应变曲线
拉伸应力应变的计算
拉伸性能--曲线
基本内容（一）
• 拉伸应力(Tensile Stress)：试片变形前，施加于单位面积上的拉伸力 的大小。 • 伸长率(Tensile Strain)：试片原本标线间的长度因拉伸力的作用产生的 变化。 • 屈服点(Yield Point)：应力应变曲线中，即使荷重不增加，伸长率也开 始上升的时刻称为屈服点。此时的应力为屈服强度(Yield Strength)， 此时的变形率为屈服伸长率(Elongation at Yield)。 • 拉伸模量(Tensile Modulus)：在变形率较低的区间，应力与应变通常 呈直线变化的关系，此区间的应力与应变的比值（拉伸应力/伸长率）被 称为拉伸模量。 • 断裂强度(Breaking Strength)：指断裂点(Break Point)上对应的拉伸 力。 • 断裂伸长率(Elongation at Break)：指断裂点(Break Point)上对应的伸 长率。 • 拉伸强度(Tensile Strength)：有屈服点的材料，拉伸强度是指屈服强 度；不产生屈服现象的材料，破坏强度即为其拉伸强度。
ISO527标准的拉伸样条及相关尺寸
测试标准：拉伸试验的标准规格有GB1040、 ASTM D638、ISO527，其内容相似。 测试设备：电子万能试验机，装有能以一定速 度移动的夹具。此器材还适用于压缩、弯曲、 剪断等测试。 测试速度：因为拉伸速度对材料的拉伸性能测 试影响很大，所以必须依据不同材料、不同样 条尺寸采取适宜的拉伸速度。
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。
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。
光纤电缆机械强度测试
光纤电缆机械强度测试光纤电缆机械强度测试光纤电缆的机械强度测试被广泛应用于光通信行业。
它可以评估光纤电缆在外界力量作用下的抗压能力，以确保其在安装和使用过程中的可靠性和持久性。
以下是光纤电缆机械强度测试的一些步骤。
第一步：准备测试设备进行光纤电缆机械强度测试时，需要一些专用的测试设备。
这些设备包括拉力测试机、压力测试机和弯曲测试机。
确保这些设备的准确性和校准。
第二步：选择适当的测试方法根据测试的具体需求，选择恰当的测试方法。
主要的机械强度测试方法包括拉伸测试、压缩测试和弯曲测试。
拉伸测试用于评估电缆在受拉力作用下的抗拉能力，压缩测试用于评估电缆在受压力作用下的抗压能力，而弯曲测试用于评估电缆在曲线路径下的抗弯能力。
第三步：准备测试样品从生产线或现场中选取代表性的光纤电缆样品进行测试。
确保样品的长度和直径符合测试要求，并清除任何杂质和污垢。
第四步：执行测试根据所选的测试方法，将样品安装在测试设备上。
拉伸测试中，样品会被固定在测试机上，并施加逐渐增加的拉力，直到断裂为止。
压缩测试中，样品会被放置在压力测试机中，并施加逐渐增加的压力，直到达到预设的压力值。
弯曲测试中，样品会被置于弯曲测试机中，并进行逐渐增加的弯曲操作，直到达到预设的弯曲半径。
第五步：记录测试数据在测试过程中，记录关键的测试数据，如施加的力量、应变和变形。
这些数据将用于评估光纤电缆的机械强度性能。
第六步：分析和评估结果根据测试数据，进行结果的分析和评估。
比较测试样品的强度性能和预定的标准或规范要求，以确定其是否符合要求。
第七步：报告和记录根据测试结果，生成测试报告并进行必要的记录。
测试报告应包含测试方法、测试样品的详细信息、测试数据以及结论和建议。
通过以上步骤的执行，可以全面评估光纤电缆的机械强度性能。
这将确保光纤电缆在安装和使用中的可靠性，并为光通信系统的稳定运行提供保障。
小冲杆试验技术测定金属材料强度性能
小冲杆试验 （ I%&DD >;856 (239 简称 I>(） 是近些 年来开始发展的一种微型材料试验方法， 试验原理 如图 .。它是利用冲杆以一定速度冲压被夹持的微 小圆形试样薄片， 并记录试样薄片从变形到失效整 个过程中的加载载荷和试样中心弯曲变形挠度位移 数据， 生成图 ! 的载荷—位移曲线， 并将该曲线上信 息转化 为 试 样 材 料 的 强 度、 塑性和韧性等性能数 据
试
验
研
究
小冲杆试验技术测定金属材料强度性能
韩 浩， 王志文， 关凯书 !""!#$） （华东理工大学 化工机械研究所，上海
摘
对小冲杆试验测定金属材料的屈服强度!! 和抗拉强度!" 的方法、 试样制备、 结果分析以及 要：
试验影响因素等方面都作了完整的研究和分析。在试验的基础之上， 得到了!! — #! 和!" — # %&’ 间 的经验关系式， 从而真正实现了将小冲杆试验技术推广到实际工程应用中去的目的。 小冲杆试验； 微试样试验技术； 强度测试 关键词：
［.］
。如目前已经得出了材料屈服强度 !! 和抗拉
［!］
强度!" 和图中 #! 和 # %&’之间的线性经验关系 立起小冲杆试验和常规拉伸试验间的联系。
・ .+ ・万方数据
， 建
小冲杆试验和常规材料拉伸试验不同， 它所需
第 %! 卷第 !+ 期
压
力
容
器
总第 !7( 期
的重点内容。
小冲杆试验研究初期主要针对的是核工业用的 材料， 随着发展， 试验材料范围也渐渐扩大， 逐渐应 用到化工、 电力等多种行业。从国外一些研究成果 来看， 小冲杆试验对大部分金属都适合， 但从具体试 验的试样选取及制备上来考虑， 显然不可能每种材 料都准备， 本文大部分试验材料选用化工容器和管 道常用的钢种， 包括了屈服强度范围从 %++ - !+++ 详见表 %。 .#/ 不等的 !! 种材料，
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
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2020/11/18
材料机械强度的测定
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
材料机械强度的测定
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。
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 。
材料机械强度的测定
台秤
材料机械强度的测定
胶砂搅拌机
材料机械强度的测定
抗压强度试验机
材料机械强度的测定
折强度试验机
材料机械强度的测定
振实台
材料机械强度的测定
图42-2 电动抗折试验机测力原理示意图
材料机械强度的测定
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
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）
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
材料机械强度的测定
表42—2 每锅胶砂的材料质量(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
材料机械强度的测定
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：
Rc =
（42 - 3）
式中
Rc —— 抗压强度，Mpa ； F —— 受压面积，m2 ； 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
水泥 标准砂
水
450±2 1350±5 225±1
材料机械强度的测定
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 )。
F = 0.04×0.0625 m2 ；
材料机械强度的测定
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 mm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。
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。
材料机械强度的测定
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，
= S L2 =QB
M 1 = M 2 即 P = S·L 2 / L 1 M 3 = M 4 即 S = B·Q / A
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。
材料机械强度的测定
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
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 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。
( 42 - 1）
式中
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 。
材料机械强度的测定
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
材料机械强度的测定
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。
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
材料机械强度的测定
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。
材料机械强度的测定
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：