蘇 星（隴東學(xué)院，甘肅 慶陽 745000）

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工程材料力學(xué)性能影響因素研究

蘇 星
（隴東學(xué)院，甘肅 慶陽 745000）

摘 要：隨著當代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了越來越多新材料，而在實際的工程運用中，分析材料的力學(xué)性質(zhì)變得十分重要而且非常復(fù)雜，文章對材料力學(xué)性質(zhì)進行分析，總結(jié)期影響因素，以供實踐應(yīng)用借鑒。

關(guān)鍵詞：材料力學(xué)性質(zhì)；材料力學(xué)性能檢測；影響因素

材料的基本力學(xué)知識指的是材料的強度和強度，材料的彈性和塑性，以及材料的脆性和韌性，為了判定一種材料的力學(xué)性質(zhì)，我們需要對其進行性能檢測，在這個檢測過程中，我們會發(fā)現(xiàn)，在不一樣的條件下，材料力學(xué)的性質(zhì)也會不同。除了受到檢測條件的影響外，材料力學(xué)性質(zhì)還會受到材料的結(jié)構(gòu)，材料的組成等材料自身的一些性質(zhì)的影響。

1　影響材料強度和強度的因素

1.1材料自身性質(zhì)的影響

（1）材料的組成和材料的構(gòu)造。材料的強度受材料組成的影響，材料組成不同，材料的構(gòu)造方式也不同，從而會影響材料的強度。而這里面的材料的組成不同，指的是合成某種材料所用的原材料不同，材料的構(gòu)造不同就是指這些原材料在合成時所遵循的比例和復(fù)合方式的不同。

（2）材料的孔隙率和孔隙特征?？紫堵手傅氖巧⒘畈牧隙逊e體積中，顆粒之間的空隙體積占總體積的比例。孔隙特征分為開口和閉口兩種。對于同一品種的材料而言，材料的強度和孔隙率成反比關(guān)系，當空隙率越大，強度越小，反之孔隙率越小，強度越大。同時導(dǎo)熱材料和吸音材料對孔隙的大小有著相反的要求，但這并不屬于材料的力學(xué)性質(zhì)，我們在這里不再做深入的研究。

（3）材料齡期的影響。齡期對材料強度的影響主要體現(xiàn)在對混凝土材料的影響。在一定的時期內(nèi)，通常為在一定的養(yǎng)護時間內(nèi)，混凝土材料的硬度都會隨著保養(yǎng)時間的增加而增加，但是在達到一定的時間后，混凝土材料的硬度不再發(fā)生變化，或者會隨著保養(yǎng)時間的延長發(fā)生緩慢的變化，有些混凝土材料的硬度甚至?xí)S著時間的延長而變?。?-2］。

1.2力學(xué)性能測驗中外界條件的影響

（1）溫度和濕度的影響。在進行材料力學(xué)性能檢測時，要注意室溫的恒定和適宜。比如，在測量金屬材料室溫拉伸試驗時，要注意將室內(nèi)溫度保持在 10-35℃，因為在這樣的溫度下，對材料試驗機所造成的微小影響是可以忽略不計的，但是對高精度的電子載荷傳感器，或者某些對溫度變化很敏感的特殊材料，比如熱敏陶瓷電阻，熱電偶材料，鉑熱電阻等，會造成一定的影響，因此，在進行力學(xué)性能測驗時要考慮到這些影響，并對實驗結(jié)果進行必要的修正［3］。

（2）試件的形狀和尺寸以及受力面狀態(tài)。因為形狀的穩(wěn)定性以及受力面積不同，同一種材料用不同形狀的試件進行測量時得到的強度值也不同，比如，立方體試件的強度值要高于柱體試件的強度值。當同一種材料用不同大小的試件進行測量時，大的試件測出來的強度值更高。同時當試件的受力面不平整，或者當試件的受力面被涂抹上潤滑油，潤滑劑時，會干擾測量，導(dǎo)致測出來的強度值偏低。

（3）硬度計加荷速度和加荷時間的影響。當加荷速度較快時，會導(dǎo)致測出的硬度值偏低，當加荷速度過慢時，會延長壓頭壓入的時間，還有可能會使負荷不能保持規(guī)定的時間，而且加荷速度過慢時，相當于延長加荷時間，增加了被測材料受外界環(huán)境影響的風(fēng)險，也影響測得的硬度值。

（4）測量設(shè)備的影響。不同的測量設(shè)備所帶的分度值會根據(jù)設(shè)備的精度的不同而不同，用不同的設(shè)備進行測量，得出的結(jié)果的精確度不同，有時因為一些設(shè)備比較陳舊，甚至還要進行估讀，在經(jīng)過復(fù)雜的計算后偏差會逐漸增大，最終會影響硬度值的準確性。材料在接受測驗時，試驗機的加載同軸度也會影響測量值，電子萬能試驗機的兩夾頭夾持材料穩(wěn)定，而且材料與夾力軸線偏離較小，但是液壓萬能材料試驗機材料與夾力軸線偏離，較不穩(wěn)定。

2　影響材料彈性和塑性的因素

材料在外力的作用下產(chǎn)生變形，彈性指的是當外力去除后能完全恢復(fù)到原始形狀的性質(zhì)，而當外力去除后，有一部分變形不能恢復(fù)，這種性質(zhì)就是材料的塑形。

2.1內(nèi)部因素

在分析影響材料彈性和塑性的因素時，我們經(jīng)常考慮的是金屬材料的彈性和塑性。那么影響金屬因素的內(nèi)部因素有化學(xué)成分，即雜質(zhì)和金屬元素。

2.2外部因素

影響金屬塑性的外部因素和影響金屬硬度的因素相同，但是影響的原理不同。在這里以比較典型的兩個影響因素來做分析。

（1）溫度的影響。金屬塑性會受到溫度的影響，是因為在高溫情況下，一般金屬的延伸性都會變強，可塑性也會變強。而且一些金屬晶粒較大或者金屬內(nèi)存在化合物，導(dǎo)致金屬材料的塑性會出現(xiàn)不隨溫度上升而加強的現(xiàn)象。在低溫情況下，特別是超低溫情況下，金屬的塑性和彈性就會大大減弱，金屬脆性加強，更易斷裂，被破壞。

（2）變形狀態(tài)的影響。另一點比較典型的就是變形狀態(tài)對金屬塑性的影響，變形狀態(tài)有兩種：壓縮變形和延伸變形。壓縮變形我們可以理解為把金屬進行壓縮，在這個壓縮的過程中金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)更加緊密，孔隙變小，受外部因素影響的可能性變小，更好地保護了金屬的純度，儲存了金屬的塑性，這也就更有利于金屬塑性的釋放；而延伸變形就剛好相反，把金屬進行延伸，金屬的延伸性隨著延伸的面積的增大而逐漸減弱，因為這擴大了金屬與外界接觸的面積，增加了金屬受外界因素影響而降低塑性的可能性，金屬的塑性也就逐漸降低。最好的釋放金屬塑性的變形方法就是兩向壓縮一向延伸。

3　影響材料脆性與韌性的因素

影響材料韌性和脆性的因素也分為外部因素和內(nèi)部因素，外部因素指的就是加載速率和試件的厚度，而內(nèi)部因素指的就是材料的組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分以及晶粒尺寸的影響，而化學(xué)成分中又分為雜質(zhì)和合金元素，對一些金屬材料而言還有碳元素的影響，我們主要分析一下碳元素和晶粒尺寸對材料韌性的影響。晶粒的大小對金屬的韌性也有著比較大的影響。當某種材料晶粒很小，面積很大時，要想破壞材料需要消耗更多的外力，這是因為裂紋在晶界面擴展時需要消耗更多的能量。因此，一般情況下，晶粒越小，材料的韌性就會越強，材料的強度也會越大。

4　結(jié)束語

隨著材料的廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展，材料的力學(xué)性質(zhì)越來越受到重視，了解影響材料力學(xué)性質(zhì)的因素，在測量過程中關(guān)注這些問題，盡量避免由于這些因素帶來的材料力學(xué)性能檢測的失誤，保證檢測結(jié)果的準確性。

參考文獻：

［1］李強，鄧代強，李向東. 深井充填材料力學(xué)特性影響因素分析［J］. 現(xiàn)代礦業(yè)，2015（07）:47-48.

［2］鄧代強，高永濤，姚中亮. 膠結(jié)充填材料力學(xué)特性影響因素回歸分析［J］. 有色金屬工程， 2008，60（4）:120-124.

（責(zé)任編輯：吳湘銀）

中圖分類號：TU501

文獻標識碼：A

doi:10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01.092

文章編號：1672–7304（2016）01–0199–02

作者簡介：蘇星（1983-），女，甘肅慶陽人，講師，研究方向：土木工程。

The influence factors of material mechanical properties analysis

SU Xing
（Longdong University， Qingyang Gansu 745000）

Abstract:Along with the development of contemporary science and technology， more and more new materials， and in the actual engineering application， analysis of material mechanical properties become very important and very complex. This article will combine to measure the whole process of material mechanical properties， combined with the basic concept， the mechanical properties of the material analysis of the factors affecting the mechanical properties of materials.

Keywords:Material mechanics properties； Material mechanics performance testing； Factors affecting