哈工大材料物理性能课程论文资料
材料力学性能模拟与优化研究毕业论文
材料力学性能模拟与优化研究毕业论文在现代工程设计和材料研发领域，材料力学性能模拟与优化是一项重要的研究内容。
本文将对该研究进行综述，介绍其背景、方法和应用。
一、引言材料力学性能模拟与优化是一项用于理解和改进材料性能的研究方法。
通过模拟材料的结构和行为，研究者能够深入了解材料的力学特性，并进行优化设计。
本文将介绍该研究的背景、意义和目标。
二、背景随着工程设计和材料科学的进展，人们对材料性能的要求越来越高。
传统的试验方法虽然能够给出材料性能的一些基本参数，但对于复杂的结构行为和大尺度问题，试验方法的限制显露出来。
因此，材料力学性能模拟与优化的研究应运而生。
三、方法在材料力学性能模拟与优化研究中，常用的方法包括有限元分析、分子动力学模拟和多尺度模拟等。
有限元分析是一种数值计算方法，通过将材料划分为小的元素，建立方程组来求解材料的应力场和位移场。
分子动力学模拟则从原子层面分析材料的行为，通过模拟原子之间的相互作用来得到材料的力学性能。
多尺度模拟将宏观力学行为与微观原子结构相联系，提供了更全面的材料力学性能评估方法。
四、应用材料力学性能模拟与优化在工程设计和材料研发中有着广泛的应用。
例如，在航空航天领域，通过模拟材料的受力情况和变形行为，可以优化飞机的结构设计，提高其载荷能力和安全性能。
在汽车工业中，材料力学性能模拟与优化可以用于改进车辆的碰撞安全性能和燃油效率。
此外，在新材料的研发过程中，该研究方法也能够指导材料的选择和改良。
五、挑战与展望虽然材料力学性能模拟与优化在理论和方法上已经取得了显著的进展，但在实际应用中仍然面临一些挑战。
例如，模拟过程需要大量的计算资源和时间，限制了其在实际工程中的应用。
此外，模拟结果的准确性也受到材料模型的限制。
未来的研究应该关注如何提高计算效率和模型精度，进一步推动材料力学性能模拟与优化的发展。
六、结论材料力学性能模拟与优化是一项重要的研究内容，能够在工程设计和材料研发中发挥重要作用。
哈工大材料力学性能09-13
用
叠加模型： Hall-Petch公式：s= + Ky d-1/2 s= 1 + 固 溶 + 沉 淀 + 位 错 +
Ky d-1/2
1与温度和形变速率有关。
2. 相互关系
第四章 材料断裂行为
S4-1 断裂特征与类型
1.断裂宏观特征 (1)突然性； (2)非均匀性(不是粉状）； (3)随机性。 （断裂时间，无塑性变形）
拉伸试样延性断裂 形成杯锥状断口 过程：
a) 颈缩导致三向应力 b)微孔形成 c) 微孔长大 d)微孔连接形成锯齿状 e) 边缘剪切断裂
S4-3 解理断裂
1.解理断裂现象
在正应力作用下，由于原子间结合键的破坏引起 的沿特定晶面(解理面)发生的脆性穿晶断裂称为解理
断裂。
解理断裂的微观断口应该是极平坦的镜面。但是，
4.第二相强 (3)分散强化 化 组织特征： 力学性能特 点： 沉淀强化或时效强化 分 弥散强化 类：
分散相形态及 f, r, 分布：
分散相类 可变形粒子 型：
不可变形粒子
1）不变形粒子的强化作用：当移动的位错 与微粒相遇时，将因奥罗万(Orowan, 位 错绕过)机制而产生位错增殖。
间隙式溶质元素比置换式溶质元素固溶强 化作用更大。
溶质原子与基体原子电负性差别越大，固 溶强化作用越大。
(3)固溶强化机理
固溶强化的实质是溶质原子与位错的弹性 交互作用、电交互作用和化学交互作用阻 碍了位错的运动。
①弹性交互作用
溶质原子均匀分布——长程弹性交互作用
形成溶质原子气团钉扎位错
Cottrell气团
材料力学性能01.
哈尔滨工业大学材料学院 朱景川
一、课程内涵与意义
材料科学与工程的四要素
成分/组织结构
制备合成/加工工艺
材料性能 使用性能
1 基本概念 ——组织与结构
晶粒形貌
Al-Si合金
纯铝锭组织
高分辩电镜观察硅晶体原子排列
注意：结构的尺度！
不同尺度的材料组织结构
一、课程内涵与意义
1 基本概念 —— 理论力学
力
物体
力学 响应
力的平衡 运动
平动
转动
质点系
刚体
一、课程内涵与意义
1 基本概念 —— 材料力学
力
物体
力学 响应
变形 断裂
变形体 应力-应变
(连续介质)
关系
一、课程内涵与意义
1 基本概念 —— 材料力学性能
力
材料
力学 响应
变形 断裂
非连续 介质
应力 应变 关系
微观 过程或
机制
一、课程内涵与意义
1 基本概念 —— 应力与应变
1986年1月28日：第二架航天飞机 “挑战者”号发射升空中爆炸失 事
2003年2月1日： “哥伦比亚”号 航天飞机降落时爆炸解体
二、教学目的
(1)熟悉材料在各种应力状态和不同环境 因素下的变形断裂行为及其微观机制；
(2)掌握各种力学性能指标的物理本质、 测试方法与应用，并进一步理解材料力学 性能与微观组织结构之间的相互关系；
压电极化强度 Pi=dijksjk ③各向异性介质中如果两个二阶张量存在线性关系，其比 例系数为四阶张量。
sij=cijklkl
一、课程内涵与意义
1 基本概念 —— 力学行为
不同材料的应力-应变关系
材料物理论文
材料物理论文
材料物理是物理学的一个重要分支，研究材料的结构、性质和行为。
随着科学
技术的不断发展，材料物理在材料科学领域中扮演着至关重要的角色。
本文将从材料物理的基本概念、研究方法和应用前景等方面进行探讨。
首先，材料物理是研究材料结构和性质的科学。
材料的性能取决于其微观结构
和原子排列方式。
通过对材料的结构进行研究，可以揭示其性能的内在规律，为材料设计和制备提供理论指导。
例如，通过对金属晶体结构的研究，可以了解金属的塑性变形规律，从而指导金属加工工艺的改进。
其次，材料物理的研究方法多种多样，包括实验研究、理论模拟和计算分析等。
实验研究是材料物理研究的重要手段，通过对材料的物理性质进行实验测量，可以获取大量的数据和信息。
理论模拟和计算分析则可以通过建立数学模型和计算方法，揭示材料的微观机制和规律。
这些研究方法的结合，为材料物理的深入研究提供了强有力的支持。
最后，材料物理在材料科学和工程领域中具有广泛的应用前景。
材料物理的研
究成果可以应用于材料的设计、制备和应用等方面。
例如，通过对半导体材料的能带结构和载流子行为的研究，可以为半导体器件的设计和制备提供重要参考。
又如，通过对材料的磁性和电性能的研究，可以为磁性材料和电子材料的应用提供理论基础。
综上所述，材料物理作为一门重要的物理学分支，对材料科学和工程领域具有
重要的理论和实际意义。
随着科学技术的不断发展，相信材料物理将在未来发挥更加重要的作用，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
材料物理性能论文
材料物理性能论文引言本论文旨在对材料的物理性能进行综合分析与评估，以提供科学依据和指导方案，以满足不同领域的材料需求。
在材料科学和工程领域，材料的物理性能是评估其适用性和性能表现的重要指标。
本文将重点介绍材料的力学性能、热学性能和电学性能，并从微观结构、晶体结构和晶格缺陷等方面探讨其对材料性能的影响。
1. 力学性能1.1 弹性模量弹性模量是描述材料对外力作用下变形程度的能力，是材料力学性能的重要指标。
其计算公式为：弹性模量 = 应力 / 应变本章将介绍弹性模量的测量方法以及影响因素，并以实验数据为案例进行分析和讨论。
1.2 强度和韧性材料的强度和韧性是衡量其抗破坏和抵抗外力影响能力的指标。
强度是材料承受外力的极限值，而韧性是材料能够吸收能量的能力。
本章将介绍强度和韧性的定义、测量方法以及与材料结构的关系，以及不同材料在力学性能方面的比较和分析。
2. 热学性能2.1 热膨胀性热膨胀性是材料受温度变化时长度或体积变化的指标，对于许多工业应用和工艺过程中的温度控制和热应力分析具有重要意义。
本章将介绍热膨胀性的测量方法、影响因素以及与材料结构的关系，并以实验数据为依据讨论其应用和实际意义。
2.2 热导率热导率是材料传导热量的能力指标，对于热传导、散热和保温等应用具有重要影响。
本章将介绍热导率的计算方法、影响因素以及与材料结构和组分的关系，并以实验数据为案例进行分析和讨论。
3. 电学性能3.1 电阻率电阻率是材料对电流通过的阻力指标，对于电器元件设计和电导材料选择具有重要影响。
本章将介绍电阻率的计算方法、影响因素以及与材料微观结构和晶体结构的关系，并以实验数据为案例进行分析和讨论。
3.2 介电常数介电常数是描述材料对电场的响应能力指标，对于电介质和电容器等应用具有重要意义。
本章将介绍介电常数的测量方法、影响因素以及与材料结构和成分的关系，并以实验数据为案例进行分析和讨论。
结论综合以上分析可以得出以下结论：1.材料的物理性能是由其微观结构和晶体结构等因素决定的，不同结构表现出不同的力学性能、热学性能和电学性能。
材料物理论文(5篇)
材料物理论文(5篇)材料物理论文(5篇)材料物理论文范文第1篇承包人自购优缺点分析优点：承包人对材料、物资的选购可以自主选择，在材料物资价格方面有了肯定掌握权，可有效的节省成本；依据工程进度结算状况支付材料物资选购费用，工程资金方面有了肯定的掌握权。
缺点：担当了材料物资的选购、供应、存储等风险；加大了承包方的资金投入；增加了材料选购、供应方面的管理职责。
在首先考虑掌握工程成本的前提下，对材料的来源、质量很难掌握。
对材料物资的价格调整需预备大量的资料，支配专人申报补差费用。
二、选购、供应及现场储存管理在确定供应方式后，应结合工程总体进度编制材料物资的供应方案，根据材料物资的总体供应方案及质量要求，组建专业的选购小组开展对材料物资的选购。
在对当地市场充分调研、了解的基础上，根据招标、询价及市场竞价等方式择优选择材料供应商。
并签订材料选购供应合同，明确材料物资的供应方案、质量要求、检验标准、交货方式、结算方式、市场价格波动、违约责任等内容，确保后期的扯皮现象。
具体规划材料的供应方案、准时依据工程总体进度方案对材料物资供应方案进行调整。
尽可能削减材料物资在施工现场的存储管理，降低仓储费用、削减资金成本。
三、结算及价差调整材料物资的依据不同的供应方式结算及价差的调整存在许多区分，现就两种不同供应方式的结算及价差调整存在的利弊进行分析。
1.业主统供方式业主统一供应材料物资一般根据工程承包合同中明确的结算固定价格，根据实际的供应量进行结算(或在进度结算报表中扣除)。
材料的价差均有业主担当，在核算的基础上由业主直接支付给材料供应商。
一般根据工程进度方案测算的材料用量进行供应，工程完工后精确的计算出材料总量，予以调整。
缺点：水利水电工程材料物资用量大、供应周期长，业主为节约工程投资在明确材料价格基本低于市场价，给承包人肯定倒卖空间。
双方最终在材料用量核算上易产生陈皮现象。
目前水利水电工程材料用量根据投标水平的单耗进行核算，但额定单耗与实际的消耗存在差异，此两种消耗本身存在差异。
正文与结论
哈尔滨工程大学本科生毕业论文第1章绪论1.1引言镁锂合金又称为超轻合金，该合金具有密度小、比强度高、比刚度高，对震动、噪声缓冲能力强，且切削加工和抛光性能好等优异性能[1]，已广泛应用于汽车制造、航空航天等领域，20世纪90年代后其应用扩展到通讯、计算机和声像(简称3C产品)等领域。
但是，锂的加入在降低密度、提高塑性的同时，却使合金的抗腐蚀性能显著降低，使其应用受到了很大的限制，需要进行有效的防护处理来发挥镁锂合金的优良性能。
Al的化合物尤其是氧化铝稳定性较好，铝的薄膜相比于镁和锂的氧化膜有着极强的耐蚀性能。
因此本论文将研究在Mg-Li合金表面合成耐蚀性能良好的Al膜，并利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪研究了镁锂合金表面铝膜的形貌、结构和组成。
1.2镁铝合金的概述Mg中以Li为主要添加元素，即构成了Mg-Li合金。
Mg-Li合金密度只有1.30-1.65g/cm3，仅为铝合金的1/2，是传统镁合金的3/4，是迄今最轻的金属结构材料。
Mg-Li合金可以降低宇宙射线对电子仪器设备的干扰，能满足航空、航天工业对轻质材料的需求，例如：1960 1967年，洛克希德马丁与IBM合作，开发了航天飞机“Stern-V”用的Mg-Li合金部件[2]。
总之，随着3C 产业迅速发展，人们对便携性、轻量化、环保型产品需求的增长，Mg-Li合金的应用也将会越来越广泛。
1.3镁锂合金的研究历史及现状1.3.1 镁锂合金的研究历史1910年，德国Masing[3,4]在研究Li、Na、K与Mg相互作用时，意外地1哈尔滨工程大学本科生毕业论文发现Mg和Li发生有趣的结构转变，并认为该结构是超结构。
1934-1936年，德、美、英三国研究者相继研究了镁锂合金的结构转变，并测定了二元合金相图，证实了镁含量达5.7%时出现bcc-fcc结构转变。
1942年，美国冶金学家提议向镁基合金中添加金属锂，使镁基合金的晶体结构由密排六方变成体心立方，以期改善合金的加工性能，并同时降低合金的比重。
《材料物理性能》课程教学大纲
《材料物理性能》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标（一）总体目标：《材料物理性能》是材料专业必修专业基础课，且为学位课程，也是多学科交叉的一门综合课程。
本课程系统讲解材料的声、光、电导、介电、磁、热、力学等物理性能，使学生能够掌握各种物理性能的结构起源、最重要的物理参数意义等基本理论、基本知识和基本研究方法，理解材料各种性能的物理模型、原理，了解各性能之间的联系与区别、了解材料物理性能与其他学科的联系；了解本学科的新成果和发展动态，提高学生分析问题和解决问题的能力，为今后的学习和工作打下扎实的专业基础。
（二）课程目标：课程的总体目标：通过本课程的教学，使学生具备下列能力：课程目标1掌握和理解材料的热学、电导、介电学、光学、发光、磁学和力学性能的物理模型、结构起源的核心因素、本证的物理参数及其意义；掌握评价各种物理性能的最关键的结构起因；课程目标2掌握分析影响各物理性能的因素；能够熟知评价各种物理性能的关键指标，提出对性能进行控制和改善的措施等；课程目标3掌握材料的声、光、电导、介电、半导、磁、热、力等物理性能之间相互作用及其产生的新的性能的变化规律；并初步会运用所学知识和理论从微观角度和分子角度去设计新型的功能材料，判断影响该物理性能的关键环节和参数。
课程目标4掌握材料物理性能与其他学科的联系；了解材料各种应用性能的研究领域中，其前沿课题、热点和难点问题与本课程知识点的联系，培养学生的科学精神、科学的思维方法，培养适应当今人才市场需求的厚基础、宽口径、工程性和科研性的人才。
（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系：通过本课程的学习，掌握材料物理性能的结构起因，准确把握评价材料物理性能的主要技术方法，确立材料的各种材料物理性能之间的相互关系及其制约规律、与其他学科的联系；从而为今后从事材料生产和新材料研究、开发提供坚实的理论基础。
表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表三、教学内容第一章材料的热学性能1.教学目标（1）理解声子的意义；认识材料的热学性能起源于材料的晶格振动；（2）系统掌握材料的热容和温度的关系;（3）理解热膨胀机理、热膨胀与其他性能的关系；（4）掌握材料热稳定性概念和评价方法、影响热稳定的因素，提高材料的热稳定性能2.教学重难点（1）从理论上理解声子的物理意义，分析不同处理的声子大小和物理性能的关系。
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电阻法测相变点动态测试电阻设备的研究摘要：形状记忆合金相变点的测定方法常用的有变温X射线法、热分析法、膨胀法和电阻法。
电阻法由于精度高，电路也比较简单，测量过程对试样的影响小，速度快，所以被广泛采用。
本文对用电阻法测量形变点动态电阻的设备进行了详细深入的研究，从测量系统的总体设计，测量系统的设计原理及其硬件电路设计三个方面进行探讨，比较了不同设计方案的优缺点，并对最终选用的测试电阻设备进行了改进和评估。
关键词：形状记忆合金，电阻法，测量设备设计与改进形状记忆合金( Shape Memory Alloys，SMA )因为其记忆效应和超弹性，正得到日益广泛的应用。
形状记忆合金相变点的测定方法常用的有变温X射线法、热分析法、膨胀法和电阻法。
[1]根据电阻法所测得的曲线在相变点处电阻发生非常明显的变化，比较容易测出相变点。
由于电阻法精度高，电路也比较简单，测量过程对试样的影响小，速度快，其中以微机为核心的形状记忆合金相变点测试系统，更提高了电阻法测量形状记忆合金相变点的精度、灵敏度和稳定性,所以被广泛采用。
形状记忆合金相变时,会引起一些物理性能变化,其中包括电阻率的变化。
即:马氏体转变时电阻率与其母相的电阻率不同,其电阻率会随温度的变化而变化。
因此可以通过形状记忆合金相变时其电阻与温度的关系确定其相变点。
电阻法测形状记忆合金相变点一般采用X-Y 函数记录仪法,该方法是用温度信号驱动X轴,用电阻信号驱动Y轴,这样在一个温度循环过程中便会画出一条温度-电阻曲线, 形状记忆合金相变温度主要包括，As：加热时马氏体逆转变的开始温度；A f：马氏体逆转变的终了温度；Ms：冷却时马氏体转变的开始温度；Mf：马氏体转变的终了温度。
[1]根据曲线的特征人工找出Ms、Mf、As、A f及滞后宽度。
但这种方法找特征点时存在读数误差,存储和查询不方便,没有数据处理的功能。
微机测试系统则克服了以上缺点,能精确地绘制出相变的温度-电阻曲线、温度-时间曲线、电阻-时间曲线,自动找出Ms、Mf、As、A f 及滞后宽度,有效地降低了人为因素的影响。
并且精度高、数据处理快、查询方便。
一．电阻法测量形状记忆合金相变点的总体设计合金的电阻率与其组织状态有关，是组织敏感参量。
[2]对于形状记忆合金，表现为马氏体和奥氏体的电阻率不同。
以电阻法测得Ti-Ni 合金进行马氏体相变及其逆相变时的相变临界温度，如图1所示，当进行逆马氏体相变时，合金电阻率下降；而降温进行正马氏体相变时，合金电阻率急剧上升，由此可以方便确定形状记忆合金的相变温度。
电阻测试法采用标准四探针法进行测量，由于所需设备较简单，研究者们多采用自制的测量仪，一般选择直流式双电桥或恒流式电路的方法，图2所示即为恒流式电路所用的仪器装置及线路，该系统分两路同时采集信号，一路是采集试样在加热或冷却过程中端电压变化的信号，另一路则由测温仪表采集试样的温度信号，一并送入数据记录及处理系统，由于是恒流，所以电压信号可直接表征电阻的变化。
电阻法对试样的尺寸加工精度要求不高，一般可直接从拉伸试样上截取。
图1 电阻法测量TiNi合金相变曲线图2 四点式直流电阻法电路原理图1.1总体结构与工作原理图3 相变点测量系统总体结构形状记忆合金相变点测量系统总体结构如图3所示：主要包括四个部分，基于四探针法基本原理的试样架，系统主回路与信号采集处理电路，数据处理软件系统。
由交流电源、调压器、变压器和试样架组成系统主回路，通过调节调压器获得一个合适大小的交流电压源，电压源接通时，通过信号处理电路来采集回路电流和试样电压端的电压。
信号处理模块主要由信号放大，滤波和交流转化为直流电路组成。
回路中穿入电流互感器来计算出回路电流，并转换为电压，再和试样两端电压一起由交流转化为直流电压，送往PCI-7483 采集板经过A/D转换再送往计算机后，由软件进行处理，计算出电阻值。
并用热电偶实时跟踪温度值，采用热电阻进行环境温度补偿，从而可以从电阻-温度曲线上定出相变点。
本方案研制的形状记忆合金相变点测试系统分四路同时采集信号，前两路是采集试样在加热或冷却过程中电压及电流变化的信号，另两路则是由传感器采集试样的温度信号，一并经处理后送入采集卡。
利用采集卡中的模拟比较器和定时器将输入的两路信号转变成AD 值，再分别拟合成电阻值和温度值。
由于本温度监测仪采用了高分辨率的A/D 转换器和高精度放大电路，可实现高精度的温度测量，测量误差在1℃以下。
测温范围较广，可实现高低温测量。
二．测量系统的设计2.1电阻测量的原理2.1.1普通四探针法四探针测试仪可以测量各种半导体材料的轴向电阻率。
仪器由主机、测试架等组成，测试结果由表头直接显示。
主机主要由高灵敏度直流数字电压表和高稳定恒流源组成。
按照四个探针的位置，四探针法可分为直线四探针法和方形四探针法(矩形四探针法)。
[3]微区和微样品薄层电阻的测量多采用矩形四探针法，因为矩形四探针法具有测量较小微区的优点。
由于探针排列的方式不同，被测样品的电阻率ρ与电流、电压及探针间距关系的数学表达式也不同，目前国内微电子工业中多采用直线阵列等间距四探针作为监控薄层掺杂浓度的手段，如图4，当1、2、3、4 根金属探针排成直线时，并以一定的压力压在半导体材料上，在1、4 两处探针间通过电流I，则2、3 探针间产生电位差V。
材料的电阻率ρ＝（V/I）·C。
式中C 为探针系数，由探针几何位置决定。
图4 四探针法测电阻原理简图四探针测试探头为直径0.5mm 的碳化钨，探针间距为1mm。
恒流源产生一个高稳定度恒定直流电流，其量程分别为10 μA、100 μA、1 mA、10 mA、100 mA 五档电流值，均连续可调。
直流电压放大器将直流电压信号放大，再经过A/D 变换器将模拟量变换为数字量，经由计数器、单位、小数点自动转换电路显示出测量结果。
该测试仪的工作温度为：23℃±2℃。
首先，四探针测试仪主要用来测量半导体的电阻率，其电阻率一般较大，测试仪可测的电阻大小一般在0.001Ω·cm 以上,而一般记忆合金的电阻率很小，一方面探头间距1mm，由于电阻与长度成正比，测得的电压信号很小，不利于观察记录，相对误差增大。
另一方面，从上述数据可以看出，普通测试仪的电流输入很小，由于本身试样电阻率很低，这就也导致电压信号过小。
另外，四探针法测量仪，其焊点一般采用锡焊，锡在低温下容易变脆，接触不良，直接导致测得数据不准或测不出数据。
这也正是上面提到测量仪工作电压限制的一个原因。
而且，四探针法测量仪由于自身装置限制，没有也无法安装测温设备，测试架本身亦有工作温度限制，无法测量温度变化环境下材料的电阻。
为了解决上述问题，需要专门订做试样架，以修正传统四探针法针对本应用的不足之处。
这种方法在标定电阻值时存在两个缺点:1)当电阻变化时电流也发生变化,试样电压端的电压和电阻不成比例,故存在系统误差,但是测定相变点和滞后宽度所允许的误差很小,为克服这个缺点,必须采用较为贵重的恒流源;2)即使试样未发生相变,电压端也产生较高的电压,因而降低了相变点的分辨力。
为此我们可以将转换电路改进成电桥方式。
[3]2.1.2电桥法图5 电桥法测量电阻原理图图5中,R1、R2、R3的电阻值和试样的电阻值相当(试样的电阻值通过双电桥测得),采用这种方法可以避免恒压式电路测电阻的缺点,大大提高相变点的测量精度,同时也避免了使用较为贵重的恒流源。
[3]2.2 试样架机制2.2.1试样架总体结构用于安装四端电阻的试样架通常由试验人员自行设计。
目的在于降低检测器材带来的误差，尤其是由于导线、连接点带来的误差影响。
本文设计中，作者通过“电流段加粗导线，电压段加细导线”的方法实现上述要求。
主要通过以下机制实现。
试样架的示意图与实物图如图6所示：图6 试样架设计图及实物图1.底座2.电流端固定柱3.顶针外套4.顶针主轴5.顶针固定螺母示意图均采用AutoCAD 软件绘制。
如图6，试样架主要由以下几部分组成：图7 底座设计图和实物图底座采用绝缘材料环氧树脂制作，如图7所示。
本设计中，底座采用了T 型槽机制。
该机制能有效实现固定功能，同时，T 型通槽可以大大减小被测样品的长度，最小长度只有34mm。
降低了制样要求。
2.2.2电流端固定柱电流端固定柱的设计要求(1) 导电性好；(2) 固定柱牢固性能要高；(3) 与被测试样品接触面积大；(4) 易于拆卸、组装。
基于以上要求，本文设计的固定柱材料采用黄铜(H68)，采用L型固定机制，通过螺母固定，在T 型槽中可以自由滑动。
其设计图和实物图，如图8所示，图8 电流端固定柱设计图和实物图固定柱上端铺一层纯铜导电带，加大固定柱与样品的接触面积。
通过螺母和弹簧加紧待测样品。
2.2.3顶针装置顶针装置用来引出待测电压信号，是本设计的重要内容。
参照四探针法测电阻中对顶针的要求，及本产品的特殊要求，顶针装置的设计要达到以下目标：(1) 与被测样品接触良好，力求无缝；(2) 防止样品在测试过程中发生形变，影响测试结果；(3) 顶针的导电性好；(4) 固定性好；(5) 便于拆卸与组装。
基于以上要求，本设计的电压端采用探针形式，探针材料采用纯银制成。
银针通过特制的装置固定。
通过以下三种设计实现。
其设计图与实物图如图9所示：图9 顶针装置设计图a.顶针外套b.顶针固定螺母c.顶针主轴如上图所示，组成顶针装置的零件为顶针外壳套(以下简称“外壳”)、顶针固定螺母(以下简称“螺母G”)及顶针主轴(以下简称“主轴”)。
其中，外壳中间铣空，主轴和螺母G 装在外壳内腔中；螺母G 外表攻出螺纹，内部中空，实现固定主轴的功能；主轴上端套上弹簧，通过螺母的卡位，使主轴上端较细部分穿过外壳顶部的通孔，用于安装探针卡座。
通过这种机制，保证在试样形变情况下测试结果的准确。
以上零件组装完成后，接上导线就能用于测试。
实物图如图9所示。
同时，本设计还充分考虑了该产品的外展功能。
列举如下：(1) 底座设计了三个螺孔，可用于安装温度传感器等设备。
这样，给试样架可以被应用于以电阻、电阻率及温度为相关参数的物理量的测试，如合金相变点等；(2) 固定柱的设计中，特意在地板上攻出8mm 的螺孔，用于安装较粗的导电条(如铜条等)，用于大电流环境下的相关测试；(3) 顶针外壳的设计中，考虑到了进行电阻率测量时对试样长度的要求。
在保证固定功能的前提下，沿着外壳的圆柱外表面割去一段圆弧。
该机制不仅缩小了两电压端的最小距离，而且实现了两电压端之间的距离测量成为可能。
(4) 该装置可以和计算机相连接，进行相关测试；同时，由于所选用材料的特殊性，试样架的温度适应性非常高，可用于材料温度允许范围内的高低温测试(温度范围：-200℃-100℃)。