Mechanical Testing of Materials and Metals

Summary

从石器时代到青铜时代，再到铁器时代，材料的强度特性在历史中始终占据重要地位。随着时间推移，材料测试方法不断发展，从1722年的硬度测试到19世纪末的拉伸测试，再到1901年Charpy冲击测试，每种方法都有其优势和局限性。现代的压痕塑性测试技术为传统拉伸测试提供了更简便、更快速的替代方案，能够在不到三分钟内测量应力-应变曲线，推动了材料测试技术的进一步发展。

Takeaways

• 😀 材料的重要性贯穿整个历史，从石器时代到青铜时代，再到铁器时代。
• 😀 材料的强度特性是一个重要的属性，不同时期都有不同的测量工具。
• 😀 最古老的硬度测试方法始于1722年，通过硬物体压入样品并测量压痕的大小。
• 😀 硬度测试方法的不同仅在于压痕工具的形状和大小。
• 😀 拉伸试验自19世纪90年代起成为机械测试的金标准，广泛用于测量应力应变曲线。
• 😀 拉伸测试的样品在受控的拉力下伸长，测试过程中会持续监测变形情况。
• 😀 拉伸试验的测量结果可以转换为应力和应变，以绘制应力-应变曲线。
• 😀 拉伸试验也存在一些限制，包括高昂的投资成本、样品准备难度及夹持滑移问题。
• 😀 1901年出现的夏比冲击试验，是测量材料断裂能的简便方法，至今广泛使用。
• 😀 夏比冲击试验通过用锤子击打试样，并测量摆臂动能的变化来计算能量吸收。
• 😀 新兴的压痕塑性测量法（indentation plastometry）比传统拉伸测试更简便、更快速，且可以测试真实组件。

Q & A

从石器时代到青铜器时代，再到铁器时代，材料的重要性如何体现？

材料的重要性贯穿了历史发展，不同历史阶段的技术进步都与材料的强度特性密切相关。

硬度测试是什么？它的历史背景是什么？

硬度测试最早可以追溯到1722年，它通过将硬质压头施加到样品上，并测量残留压痕的大小来评估材料的硬度。

不同硬度测试方法之间的差异是什么？

不同的硬度测试方法仅在压头的形状和大小上有所不同，测试方式和原理保持一致。

拉伸测试在机械测试中的地位是什么？

拉伸测试自19世纪90年代以来一直是机械测试的黄金标准，是测量应力-应变曲线的重要方法。

拉伸测试如何进行？

拉伸测试通过夹持具有明确几何形状的试样两端，并施加轴向力来拉伸试样，同时监测试样的延伸量，最终计算出应力和应变曲线。

拉伸测试的主要局限性有哪些？

拉伸测试的局限性包括高资本投资、试样准备困难、夹持和滑移问题。

什么是查尔皮冲击试验，它有什么优势？

查尔皮冲击试验是一种测量材料断裂能的测试方法，因其简单且容易准备试样而广泛使用。

查尔皮冲击试验如何操作？

在查尔皮冲击试验中，试样固定在两端，锤子从摆锤臂上击打试样的与缺口相对的面，通过测量摆锤的动能减少来计算吸收的能量。

什么是压痕塑性法，它如何改进传统的拉伸测试？

压痕塑性法是一种较新型的测量应力-应变曲线和金属强度参数的方法，相较于传统的拉伸测试，它更简单、更快速，且可以直接测试实际组件。

压痕塑性法的工作原理是什么？

压痕塑性法通过在样品上创建压痕，并测量其完整的形状轮廓，利用有限元分析和优化算法来确定材料的强度特性。