一、简介
机械性能是指材料在受到外力（如拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击等）作用时所表现出的抵抗变形或断裂的能力。机械性能试验则是依据标准化的方法，通过特定的设备对材料或制品施加载荷，测量其在加载过程中的响应（如力、位移、变形），从而获得一系列定量描述材料机械行为的参数。
这些参数，如强度、硬度、塑性、韧性、疲劳极限等，是衡量材料质量、进行工程设计、评估结构安全性和进行材料选择的最基本依据。了解材料的机械性能对于确保产品在预期使用环境下的可靠性和耐久性至关重要。试验通常在特定的环境条件（如温度、湿度）和加载速率下进行，以模拟实际工况或满足标准要求。
二、意义及范围
意义：
- 材料选择与设计依据： 提供关键的力学性能数据（如屈服强度、抗拉强度、弹性模量），帮助工程师选择合适的材料，并为结构设计提供计算参数。
- 质量控制与验证： 检验原材料、中间产品或最终成品是否符合相关的技术标准、规格或客户要求，确保产品质量的稳定性和一致性。
- 工艺优化： 评估不同加工工艺（如热处理、成型工艺、表面处理）对材料机械性能的影响，指导工艺参数的优化。
- 失效分析： 作为失效分析的重要环节，通过测试失效件或对比件的机械性能，判断材料性能是否满足设计要求或是否存在性能劣化，辅助分析失效原因。
- 安全性评估： 评估材料或结构件在承受预期载荷或极端条件下的承载能力和安全性，预防灾难性事故。
- 新材料研发： 表征新开发材料的力学特性，建立性能数据库，推动新材料的应用。
范围：
机械性能试验的应用范围极其广泛，几乎涵盖所有固体材料及其制品：
- 材料类型： 金属材料（钢铁、铝合金、铜合金、钛合金等）、高分子材料（塑料、橡胶、树脂基复合材料）、陶瓷与玻璃、无机非金属材料、木材、纺织品、生物材料等。
- 产品形式： 原材料（板材、棒材、管材、线材、型材、粉末冶金件）、零部件（紧固件、齿轮、轴承）、结构件、焊接件、铸件、锻件、涂层、薄膜等。
- 应用行业： 航空航天、汽车交通、轨道装备、能源电力、石油化工、电子电器、建筑工程、医疗器械、压力容器、消费品等众多领域。
三、主要测试项目
| 大类 | 具体项目 | 测试意义 |
|---|---|---|
| 硬度试验 | 洛氏硬度 (HR), 维氏硬度 (HV), 显微维氏硬度, 布氏硬度 (HB), 肖氏/邵氏硬度 (Shore), 纳米压痕硬度 | 硬度是指“固体材料抗拒永久形变的特性”。是固体对外界物体入侵的局部抵抗能力，比较各种材料软硬的指标，间接反映强度和耐磨性。 |
| 拉伸试验 | 抗拉强度, 屈服强度, 断后伸长率, 断面收缩率, 弹性模量, 泊松比, 拉伸应变硬化指数(n值), 应变硬化 | 测定材料在单轴拉伸载荷下的基本力学性能，评估材料的强度、刚度、塑性（延展性），是应用最广的力学性能测试。 |
| 压缩试验 | 抗压强度, 压缩屈服点, 压缩模量 | 评估材料承受压缩载荷的能力，尤其对脆性材料和结构支撑件重要。 |
| 弯曲试验 | 弯曲强度 (抗折强度), 弯曲模量, 弯曲挠度 | 评估材料抵抗弯曲变形或断裂的能力，常用于脆性材料和梁状结构。 |
| 冲击试验 | 简支梁冲击 (Charpy), 悬臂梁冲击 (Izod), 落锤冲击 | 测定材料在高速冲击载荷下吸收能量的能力（冲击韧性），评估材料的抗脆性断裂能力，是评价材料安全性的重要指标。 |
| 剪切试验 | 剪切强度, 剪切模量, 剪切破坏模式 | 评估材料抵抗剪切力的能力，常用于评估紧固件、胶接接头、销轴等的性能。 |
| 疲劳试验 | 疲劳极限, 疲劳强度, 疲劳寿命 (S-N曲线), 裂纹扩展速率 (da/dN) | 评估材料在周期性交变载荷作用下的抗疲劳断裂能力及寿命。 |
| 蠕变试验 | 蠕变曲线, 持久强度, 蠕变速率, 蠕变断裂寿命 | 评估材料在恒定应力（通常在高温下）作用下的长期变形抗力及承载能力。 |
| 断裂韧性试验 | 平面应变断裂韧性 (KIC), J积分 (JIC), 裂纹尖端张开位移 (CTOD) | 测定材料阻止裂纹失稳扩展的能力，是评估含缺陷材料或结构安全性的关键参数。 |
