为铺好口院科研之路，搭建高端、前沿以及契合实验需求的实验平台并做好重大仪器安全教育工作，2021年12月24日下午，华人策略研究论坛中英联合头颈癌重点实验室组织开展了力学测试仪专场仪器培训。本次培训会由实验室负责人毛岭主持，力学测试仪技术支持郝良民主讲。
讲座期间，郝良民简单介绍了力学试验基本原理，同学们纷纷提问，并主动做起试验。通过郝良民耐心细致的解答，同学们认识到了力学试验的重要性，增强了对力学测试仪有关知识的了解，对同学们未来学习、实验、工作均具有指导意义。
延伸阅读：
材料的力学性能通过材料的强度、刚度、硬度、塑性、韧性等方面来反应。定量描述这些性能的是力学性能指标。力学性能指标包括屈服强度、抗拉强度、延伸率、截面收缩率、冲击韧性、疲劳极限、断裂韧性等。这些力学性能指标是通过一系列试验测定的。实验包括静载荷试验、循环载荷试验、冲击载荷试验以及裂纹扩展试验。力学指标的测定要依据统一的规定和方法进行。
拉伸试验的条件是常温、静荷、轴向加载，即拉伸实验是在室温下以均匀缓慢的速度对被测试样施加轴向载荷的试验。拉伸试样应根据国家标准制作。进行单拉试验时，外力必须通过试样轴向以确保材料处于单向拉应力状态。试验机的夹具、万向联轴节和标准的试样以及准确地对试样的夹持保证了试样测量部分各点受力相等且为单向受拉状态。若没有更多的测试要求，一般试验均利用横梁位移代表试样的伸长，在试验过程中自动记录被测试样的拉伸曲线。
注意事项
1. 设备状态
材料试验机主要部件有主机 、传感器、夹具、拉伸臂。 其中测力传感器是材料试验机的核心部件, 它的精度直接 影响到实验数据和偏差大小, 一般要求传感器的精度在 0.5%以内。由于牙科材料的试件较小, 测得的载荷也小, 如微拉伸试验测得的拉力值多在 20 N以下, 所以对传感器的选择要适当, 小的载荷使用小量程的传感器。在准备进行测试前, 必须按要求先开机预热 15 min, 使试验机处于较 佳的工作状态, 保证测得的结果准确有效。
2. 试件的制备
任何材料力学性能试验, 必须根据不同的材料和实验 要求制成相应的标准试样。常规的制样方式有两种:一是 用原材料制样, 另一种是从制品上直接取样。 每种制样过 程都要符合相关的标准。 从材料上直接取样时, 取样位置 要具有代表性, 要求工艺参数和工艺过程也要相同, 试样的 尺寸规格要精确一致 。 牙科材料可以通过剪切、弯曲、拉伸等试验方法来测定 两种材料之间的结合、粘结强度。 人活体牙材料试样的制 备有其一定的特殊性, 通常需要健康的恒牙, 而这样的试样 取自于正畸的或需拔除智齿的病人, 所以在制样制备时就 存在有较大的局限性, 在制样时尽量采集相似人群、相同牙 位的样本, 对于动物活体牙的取样也要注意同一年龄组同 名牙位、同部位的试样, 以保证试验结果的可比性。
3. 试件的固定
试件通常使用夹具固定在试验机上, 在使用中要根据 材料的性质和预计载荷的大小选择合适的夹具, 把握夹紧力的大小, 以免试样变形损坏;做剪切实验时, 要求切头与剪切面之间的距离越小越好。
4. 加载速度
根据实验要求合理设置参数, 速度的大小对于实验结 果影响较大。 随着速度变化, 材料的力学行为也将会发生 改变。 例如拉伸实验:一般情况下, 拉伸速度快, 屈服应力 和拉伸强度增大, 而断裂伸长率将减小。 像塑料等黏弹性 材料, 它的应力松弛过程与变形速度紧密相关。 只有加载 速度相同时, 试验结果才具有可比性。 切头与剪切面之间的距离越小越好。
5. 实验数据处理
每个实验都必须根据实验要求满足足够的试样个数, 每个结果保证科学有效。 由计算机控制的材料试验机测得 的数据结果已程序化, 但是有些数据还必须人为测试和计 算的, 如试样尺寸的大小必须用精密的测量工具进行人工 测量, 读取的数据应该准确无误。 如果出现异常的情况, 应追究原因, 进行改进。
6. 实验环境
影响实验的环境因素有许多, 如污染、振动、辐射、静 电、温度、湿度等, 根据 GB/T2918 - 1982 规定, 标准实 验室环境温度为 ( 23 ±2 ) ℃, 相对湿度为 45% ～ 55%。 尽量选择在合适的季节, 避免在温度过高或过低的情况下 进行实验。 特别是对于有些材料, 如塑料的实验结果受温 度和湿度的影响较大, 因此塑料的力学性能测试最好在恒 温恒湿条件下进行。
7. 操作
实验的过程就是通过人操作和控制设备来进行的, 因此操作中的人为因素不可避免地会影响到实验结果。例如夹持力的大小程度、试样摆放的位置是否一致、同一实验不 同的人操作等等都会影响到实验结果, 即便是精细认真有 实践经验的人做实验, 每次实验结果也都不会完全一致。 实验中要求根据材料的性能选择合适的夹具、正确把握夹 持力的大小, 试样摆放的位置要与中轴一致, 对于没有把握 的实验, 最好进行预实验, 通过预实验及时发现实验设计存在的一些问题并进行改进和解决。
来源 | 实验室
作者 | 毛岭、吕天竹
图片 | 毛岭、吕天竹、贾源源
编辑 | 姜文文
排版 | 姜文文
一审 | 毛 岭
二审 | 马 洪
三审 | 宣传科
四审 | 张军梅
