前言

力学性能是指材料在外加载荷作用下或载荷与环境温度的联合作用下所表现的行为。材料承受载荷的力学状态一般采用各种力学参量（如应力、应变、冲击吸收能量、应力强度因子等）表示，而表征材料力学行为参量的临界值或规定值则称为材料的力学性能指标（如屈服强度、塑性应变、断裂韧度、蠕变强度、疲劳极限、疲劳裂纹扩展门槛值等）。这些性能指标不仅是评定和选用材料及确定加工工艺的基本依据，而且是工程应用、结构强度设计、寿命预测和结构完整性评估的不可或缺的重要基础数据，是连接材料及工艺研究、结构设计和工程应用的桥梁。

现代飞行器的承载能力是指在特定的服役时间和服役条件下（复杂交变载荷、高温、高速和腐蚀环境等）飞行器运行的安全性、可靠性、舒适性、经济性和维修性等方面的保障能力。承载能力取决于工程装备的结构设计和材料的力学特性。航空装备相对其他工程装备而言，对材料性能的要求更加严格，性能指标更加先进，而且对不同类型的飞行器而言，设计对材料性能要求的关注重点也有所不同。因此对航空材料力学性能的检测、表征和评价提出了更高的要求。

检测数据的真实、有效和可靠是航空工业对材料力学性能检测提出的基本要求。然而影响材料力学性能检测数据真实性、有效性和可靠性的因素很多，主要涉及测试设备、测试方法、测试环境、测量溯源、试样状态及测试人员等方面。其中测试人员既是从事测试工作的主体，也是保证检测数据真实性、有效性和可靠性的第一因素，更是控制其他五个方面因素的实践者。测试人员对检测设备的掌握程度、对测试标准和方法的认知程度等，对检测工作的质量会产生重大的影响。因此编写一套统一、完整的力学性能培训教材，有组织地对测试人员进行系统培训和从业资格取证就显得尤为重要。

原航空工业金属力学性能检测人员资格鉴定委员会于1993年编制的内部培训教材，至今已使用20余年，为航空工业乃至社会各界的力学性能检测人员的技术培训与资格鉴定发挥了重要作用。随着航空工业的发展和科学技术的进步，新材料、新工艺、新结构不断涌现，材料测试技术与表征方式持续更新，对力学性能检测人员的培训与资格鉴定提出了新的要求。本书在原内部培训教材的基础上进行了更新、补充和完善，使之与时俱进，以期更好地服务于航空工业及其他行业广大从事力学性能检测工作的同行们。

本书编写的整体思路是力求使力学检测人员不仅熟悉试验操作的步骤，而且知道为什么这样做，如何做得更好、更为准确到位，因此本书体现出实践与理论并重的特色。在内容上，在充分论述基本概念和基本原理的基础上，详细描述了试样、试验设备、测试环境、测试方法和试验操作要点等试验细则，特别强调对关键测试技术和测试方法要点的重点描述。希望此书能为从事航空材料力学性能检测的工程技术人员提供一本既含基本原理表述，又具实际工作指导作用的培训教材或参考书。同时，也希望读者，特别是工作在一线的检测人员对本书存在的问题和不足给予指正，使之不断改进完善。

本书由基础知识、短时力学性能、疲劳断裂力学性能、长时力学性能4大篇组成，涵盖了主要航空结构材料（包括金属、非金属和复合材料）所需力学性能的主要测试技术和方法，突出了航空结构设计对材料力学性能的特殊要求，如环境或变幅载荷下的疲劳断裂性能、高可靠性的统计性能数据等。本书的编写以现行的国家标准、国家军用标准、航空工业行业标准和相应的美国ASTM等试验方法标准为依据。本书在内容上覆盖面广，既详细描述了基本的力学性能测试方法，又清晰地介绍了更多复杂、先进的测试技术和测试方法，如疲劳裂纹扩展门槛值和小裂纹测试方法，腐蚀环境及变幅载荷下的疲劳与裂纹扩展试验方法，高温疲劳、热机械疲劳和蠕变疲劳试验等。在基础知识方面，除了介绍金属与复合材料的基础知识、金属的变形外，还介绍了金属的断裂与断口分析、数据统计分析基础、取样与试样制备、试验方案设计等方面的内容。在非金属和复合材料方面，除了介绍几种常用的静态力学性能试验方法外，还重点介绍了疲劳、冲击、断裂性能的测试方法。此外，需要特别说明的是，由于部分试验方法的现行国家标准和航空标准存在术语、符号上的差异，为便于读者使用，本书对单一章节的术语、符号进行了统一，并在附录D和附录E中罗列了金属材料性能测试国家标准与航空标准之间以及复合材料性能测试美国ASTM标准与国家标准之间有差异的术语和符号。

本书由中国航发北京航空材料研究院（以下简称“航材院”）检测中心力学性能研究室组织，由中航工业、中国航发的相关厂所以及部分高等院校参加编写。参加编写的人员从事力学性能检测研究工作多年，积累了扎实的专业基础理论知识和丰富的实践经验。北京航材院检测中心力学性能研究室集航空材料力学行为研究与专业化材料性能测试于一体，具有120余人的专业团队和近亿元的设备资产，综合实力国际先进，不仅是我国飞机、航空发动机设计用材料性能数据的主要提供者，更是中国航发材料数据中心的挂靠单位。

本书由中航工业力学性能检测人员资格鉴定委员会主任郭广平负责全书总体策划、组织与协调；621所丁传富负责全书内容构思、编制教材编写大纲、全书统稿和校审；621所焦泽辉、钟斌、李骋参与全书的组织和协调工作；西北工业大学王泓老师承担部分章节的校审。第1章～第3章由621所丁传富编写；第4章由621所马少俊编写；第5章由430厂郭子静编写；第6章由172厂何存利、3007厂杜正荣和621所钟斌编写；第7章由120厂宁淑燕、132厂李纪涛编写；第8章由5713厂洪力编写；第9章由122厂黄玉华、410厂韦廷立编写；第10章由621所陈新文、王海鹏和邓立伟编写；第11章由621所胡本润编写；第12章由621所李影、金磊编写；第13章由621所陈勃、丁传富编写；第14章由621所马少俊编写；第15章由621所陈新文、王海鹏和王翔编写；第16章和第17章由621所李骋、吴安民编写；附录由621所马少俊编写。本教材在编写过程中得到了全体委员的鼎力支持和配合，在此谨表示诚挚的感谢。

中航工业力学性能检测人员资格鉴定委员会

中国航发力学性能检测人员资格鉴定委员会

2016年8月10日