淺析金屬材料力學性能測試中存在的不確定度

張贊平

（中國航發航空科技股份有限公司，四川 成都 610503）

自古以來，人們對金屬材料的都非常的重視，遠古人類對金屬的使用標志的人類的進步邁入到新的時代，人來學會使用和制作金屬，使得人來開始走向統治地位［1］。古代戰爭中，更是把金屬的使用達到了極致，各種兵器的制造軍事由金屬制成，甚至古代生活中的各種器具都是由金屬制成。隨著人類的進步金屬材料的應用范圍越來越廣，從古代的珍惜材料，到現在的到處可見，金屬材料經歷一代代智慧人類的創新和改革，現在已經應用到各個領域。從民事工程到軍事工程，金屬材料均發揮著至關重要的作用，這更加加深了人們對金屬材料的重視程度，使得人們不得不對金屬材料的力學性能做更加深刻的測試和了解。

1 探討金屬材料力學性能的重要性

無論是人類的生產和生活，都對金屬材料有較大的需求，不同的金屬材料也有著不同的特性，有的堅硬無比，可用于支撐、預防撞擊的材料。有的則是易彎曲，可用于日常固定。有的則是導電性能良好，用于日常供電。有的則是輕盈堅硬，可用于精密儀器的制作。生活中方方面面均有金屬，這也使得金屬成為人來不可分割的一部分。它不僅代表著人類的進步，更代表著人類的文明。

（1）金屬材料在軍事工程中的應用

軍事是一個國家的強國之本，世界各國對軍事的重視程度可想而知。隨著科技的發展，軍事開始步入工業化進程，這使得軍事發展對金屬材料的應用量越來越多。軍事工程的建立、武器設備的制造均需要金屬材料的參與。軍需物品對金屬材料的性能要求極高。例如，坦克裝甲的硬度，是評價坦克性能強弱的重要因素；導彈金屬材料的腐繡，可直接影響其威力，從而影響戰爭的走勢。對制備軍事物資所需的金屬材料進行有效的力學性能測試可有效了解軍需物資的質量和威力效果，從而能夠更好的發揮其最大威力。

（2）金屬材料在生活中的應用

生活中利用金屬材料的案例隨處可見，剪刀、錘子等生活中最常用的生活用品，就充分利用了金屬材料的力學性能。不同的生活用品對金屬材料的力學性能要求不同，剪刀、錘子等主要是要求其堅硬度，而菜刀等除了要要求其堅硬度外，還要要求其抗腐蝕能力。一些金屬綁線則更多要求其柔軟和耐磨性。這些案例足以證明金屬材料對人們的生活產生極其重要的作用，不僅能夠方便人們的生活，對人們的方方面面都產生了重要的影響。

（3）金屬材料在生產中的應用

農業生產中，溫室大棚的建造，需要鋼鐵骨架的支撐。各種農用機械的制造更是多用于金屬制造，從而達到其耐用的效果和要求。工業生產中，無論是廠棚骨架、還是機械產品均需要金屬材料的參與。可以說當前人們的生活生產均離不開金屬材料的參與。

2 幾種常見的金屬力學性能測試存在的不確定因素

當前用于測定金屬力學性能測試方法有很多，形式也是各不相同。這主要是由于人們對金屬的用途較為廣泛，不同領域對金屬材料本身特性的要求也各不相同，從而產生了對金屬材料性能的各種檢測方法。通過歸納和總結，最常見的檢測方法可分為四大類，即按壓、扭轉、彎曲和沖擊。

（1）拉壓操作不確定因素

按壓操作作為最常見的一種測試金屬力學性能測試的方式，經常被人們運用。按壓操作的基本方法簡單[2]。主要是運用萬能試驗機對金屬進行加壓，通過一定方式來觀察金屬的內力變化，過程中要記錄金屬自身產生變化的細節，開裂的時間等。影響金屬性能的最關鍵因素取決于其均勻性，只有金屬的均勻性好，才能保證金屬的性能良好，減少內應力，最大強度發揮金屬的特性。

（2）扭轉操作不確定因素

扭轉操作測試金屬力學性能多用于軸承材料等相關金屬上。軸承材料不僅在車具上應用廣泛，在工業流水線上也是發揮著至關重要的作用。用該種方法測試軸承等金屬材料的力學特性非常有必要。明確軸承最大能后承受的扭轉力，更有利于明確軸承的使用情況和使用范圍，增加安全系數，方便人們生活。測試方法主要是采用扭轉試驗機對金屬材料進行扭轉測試。期間記錄金屬材料的變化情況。對于金屬力學性能的扭轉測試中，主要是要測試其金屬式樣的形狀和同軸度。金屬式樣的形狀主要影響的是金屬的外力性能，而同軸度則主要影響的是金屬的內力性能。

（3）彎曲操作不確定因素

彎曲操作測試金屬力學性能主要體現在軍事中比較多，金屬材料在爆炸時承受沖擊波的能力，也就是金屬本身的抗彎曲能力。金屬的抗彎曲能力受到兩方面因素的影響。第一個就是溫度，金屬在不同外界溫度條件下，抗彎曲能力不同。高溫會降低金屬的抗彎曲能力，這也是在軍事中最被常用的特性之一，也是金屬材料生產中應用的原理之一。低溫條件下，金屬會變脆，而不易彎曲，導致有些金屬材料受力后直接折斷。因此在生產中，常常利用金屬的這種特性來進行一定的操作，達到生產的不同目的。第二個就是其夾持方式，夾持方式不同，金屬的抗彎曲能力也不同。

（4）沖擊操作不確定因素

沖擊操作測試金屬力學性能也是在軍事中應用較多，軍事中，炮彈的爆炸、子彈的沖擊，對金屬材料都會達到沖擊的效果。在軍用金屬材料的設計上，人們基本是通過改變沖擊接觸的面積和改變金屬性質來達到其抗沖擊能力，最終增加安全性能。沖擊的接觸面積越大，金屬的抗沖擊能力越強。改變金屬微觀粒子排列更是可以增加其抗沖擊能力。軍事材料中，容易受到攻擊的部分，采用特殊改造的金屬材料，有利于使其更加耐沖擊，從而增加其壽命和安全性能。

3 對金屬材料力學性能的認識

金屬材料力學性能的好壞，很大程度取決于金屬材料本身的特性和品質。無論是金屬材料本身的均勻度、夾持方式等，還是測試時的外界溫度條件對金屬材料力學性能都有著極大的影響。當前的生產和生活中，對金屬材料的需求程度高度增加，這使得人們對金屬材料的力學性能不得不加深了解和認識，才能更加正確的選擇和使用金屬材料［3］。

選擇一個好的金屬材料，不僅關乎我們身邊的生產生活，更關乎人們的日常方便程度和出行安全，甚至關乎一場軍事戰爭的勝利和一個國家的生死存亡。了解和掌握金屬材料的力學性能，能夠有效促進工業和軍事的快速發展，更能增加人們生活的幸福指數。

4 結語

金屬材料的力學性能存在這多種不確定度，對金屬材料力學性能的這些不確定度進行測試，可以有效了解和掌握金屬本身的特性，明確金屬材料的使用范圍，使得金屬材料更加方便的為文人類無服務，造福人類。