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在人類的生產活動中,很早以前就有了一些有關鑒別材料性能的知識。古代勞動人民在長生產實踐中,積累了豐富的識別材料性能的經驗,如用彈敲器皿或工具的方法來鑒別其質地壞;用打彎鋼條的方法來判斷鐵是否已經煉成了;用劃痕和擊斷的方法了解鋼條的質量和內部自構情況等。直到目前,這些簡易的方法有時還在繼續沿用著。這些在生產實踐中逐步掌握的方法,是以經驗為主的,並且隻能初步地定性分析材料的性能,而不能精確地獲得材料的機械性性能數據。而生產活動的進一步發展,要求能定量地測定材料的機械性能,用以作為合理設計的依據:定量地測定材料的機械性能,是從十七世紀開始的。十七世紀的歐洲,正處於封建社會解體和商業資本發展時期,冶金工業已經萌芽。這時工業有了較大的發展,隨之出現了一係列技術問題。例如海外貿易需要增大船隻噸位,這不僅需要材料力學知識,而且需要掌握準確了解材料性能的方法。1638年大物理學家伽利略首次用施加淨重的方法測量鋼捧的強度。不久之後,虎克定律問世,他也是最早從事材料試驗的人之一。
伽利略
由於建築工業和機械工業的發展,促使材料試驗工作也相應地進一步發展起來。羅蒙諾索夫提出的物質不滅定律,在材料試驗中得到了應用。他還提出了石塊與玻璃的壓縮試驗方法等。這樣,在工業生產的發展過程中,新的材料試驗方法便不斷的湧現出來。與此相應地研製和生產了許多材料試驗設備。
第一台材料試驗機於1729年問世。它是根據杠杆原理製成的,形狀很像一台大秤。經過一個多世紀,到十八世紀中葉,材料試驗機逐漸地有了較大的改進,例如在加荷機構中采用了刀口結構等。這時,材料試驗機的加荷能力也已增高到了100噸。現存於上海同濟大學材料力學試驗室的一台—AN(100000磅)的萬能試驗機就是利用杠杆原理測力的,該機由美國TiniusOlsen公司製造,使用至今估計已有九十至一百年曆史,是全國曆史最為久遠,仍然能完好使用的萬能材料試驗機,堪稱貨真價實的“世紀”試驗機。液壓材料試驗機是在十九世紀初開始應用的,第一台液壓材料試驗機於1827年製成,也是采用杠杆原理測量負荷。
最早的杠杆萬能試驗機
早期瑞士AMSLER公司製造的液壓拉力材料試驗機結構非常簡單,框架結構內有一對拉力夾持鉗口,利用液壓油缸人力加載,壓力表顯示試驗力讀數。從這時起,才開始係統地發表了一係列關於材料強度和彈性的試驗數據。19世紀30年代,製造了測定金屬拉力強度的機械式材料試驗機。不久,又製造了疲勞試驗機。
最簡單的液壓拉力機
20世紀初,製成了布氏硬度計,隨後製成了洛氏硬度計和維氏硬度計、蠕變試驗機等材料試驗機。
第二次世界大戰後,由於航空工業的飛躍發展,使新型合金的研究工作也隨之發展起來。與此同時,一係列新型材料試驗機,如高溫材料試驗機,低溫材料試驗機、高速材料試驗機和高頻材料試驗機等也相繼出現,負荷測量係統和變形測量係統也有了新的發展。
在20世紀50年代,出現了電子式材料試驗機;由於它具有許多優點,頗受人們重視。當時的電子拉力和電子萬能試驗機,在國外已經成批生產並推廣使用。因為在材料試驗機的控製、測量和記錄係統中,廣泛地采用了電子技術,使材料試驗機的麵貌大為改觀。
在20世紀60年代,材料試驗機中又應用了電液伺服控製係統,打破了動力試驗機和靜力試驗機的傳統界限,使材料試驗機的性能又有了很大的提髙。
在20世紀70年代,又出現了一種引人注目的新的試驗方法——斷裂力學試驗,與之相應的新型材料試驗機也隨之出現,並得到發展和完善。
近幾年,電子計算機已成熟地應用到材料試驗機中。於是,不僅能嚴格地按照給定的程序進行各種模擬試驗,而且還能夠把各種試驗數據和曲線快速地進行處理並將結果打印或顯示出來較之以往極大地提高了材料性能檢測的準確性和速度。