零部件变形、开裂、寿命不足，力学测试帮你判断为什么？

发布时间：

2026-11-03 14:56

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同样牌号的材料，为什么换个批次或调整工艺后，性能就变了？零部件受力后，为什么总在某个位置发生明显变形？静态强度满足要求，为什么反复使用后仍会开裂？

针对这些生产常见问题，东莞材料基因高等理工研究院（CEAM）力学测试平台可开展准静态、疲劳、断裂及全场变形测试，获得与材料实际制造状态相匹配的性能数据，帮助比较材料与工艺方案、分析局部变形，并为结构计算和失效分析提供依据。

同样牌号的材料，为什么性能会发生变化？

材料牌号相同，但在实际制造和热处理状态下，性能仍可能存在差异。通过拉伸、压缩等试验，可评价材料在相应加载方式下的强度与变形行为；其中，拉伸试验可获得屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等指标。

将不同批次、制造工艺或热处理状态的材料在一致条件下进行比较，可以判断强度和塑性如何变化，为材料选用、工艺调整效果评价及结构计算提供实测依据。

为什么变形，总集中在“某个”位置？

对于焊接接头、增材制造材料和异质材料，整体拉伸性能之外，还需要关注局部变形是否协调。将拉伸试验与DIC数字图像相关技术结合，可在加载过程中获得试样表面的全场位移与应变分布。这些信息可用于观察应变集中首先出现在哪里、在什么加载阶段出现，以及与最终断裂位置是否对应，帮助确定需要重点检查的区域，再结合组织与缺陷信息分析影响因素。

▲图1：拉伸试验与DIC同步测量现场

静态强度合格，为什么反复使用后仍会断裂？

反复加载的零部件，其可靠性还取决于循环载荷下的损伤累积。仅凭屈服强度和抗拉强度，难以完整评价材料的疲劳表现。针对这类问题，可开展高周、低周疲劳试验，获得规定加载条件下的疲劳寿命等数据。在一致试验条件下比较不同材料或工艺状态，可判断其疲劳表现是否改善。将试验数据用于产品寿命评估时，还需结合实际载荷、结构特征和服役环境，明确试验条件与使用条件之间的对应关系。

▲图2：力学测试平台加载设备

已经出现裂纹。如何评价进一步扩展的风险？

对于裂纹敏感问题，可通过断裂韧度、疲劳裂纹扩展等相关测试，评价材料抵抗断裂和裂纹扩展的能力。所得数据可用于不同材料或工艺状态的比较，并为结合裂纹尺寸、位置、实际载荷和结构特征开展进一步评估提供依据。对于已经发生开裂或断裂的零部件，力学测试结果还应与使用记录、断口形貌、显微组织及缺陷信息相互印证，逐步判断主要影响因素，并据此提出需要验证的改进方向。

测试示例：从整体载荷到局部变形

针对某增材制造金属材料，采用板状试样开展室温准静态拉伸测试，并使用轴向引伸计与DIC同步记录变形过程，以观察试样的整体加载响应和局部变形分布。