引言
「一代材料、一代飛機」，先進材料技術始終引領和支撐著航空裝備的發展。20世紀初，第一架載人飛機上天，發明人萊特兄弟採用的材料有木材 (佔47%) 、鋼 (佔35%) 和布 (佔18%)，飛機採用木布結構，飛行時速只有16公裡。隨著飛機性能的不斷提高，速度越來越快，載重越來越大，由於木布材料強度和剛度的不足，1925年以後，逐漸用鋼管代替木材做機身骨架，用鋁板代替木材作為蒙皮，製造出全金屬結構飛機，從而增強了結構強度，改善了氣動外形，提高了飛機性能。上世紀50年代以後，人類跨入了超音速時代，為了滿足結構的耐高溫要求，發展了航空專用的既堅固又耐熱的鈦合金材料。
隨著材料科學的進步，20世紀70年代開始，新一代航空材料——複合材料應運而生。複合材料具有質量輕、比強度高、比剛度大、抗疲勞、減振、耐腐蝕等優點，目前複合材料已經成為最重要的航空結構材料之一，其用量的多少已經成為衡量飛機先進性的重要指標，如B787和A350飛機複合材料用量已超過50%。
材料力學性能
材料的力學性能是指材料在不同環境（溫度、溼度、介質）下，承受各種外部載荷（如拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉、衝擊、交變應力等）時所表現出的力學特徵，如強度、硬度、彈性模量、壽命等。
對於絕大多數具有承載要求的產品而言，材料的力學性能是結構選材與產品設計時所最關注的材料性能。相對於其他工業產品，飛機（特別是商用飛機）對經濟性和安全性提出了更高的要求。在結構重量最輕的前提下，如何通過合理地選材和結構設計，充分發揮材料的力學特性，確保飛機結構在全壽命服役過程中不發生破壞，是飛機設計師不懈的追求。
縱觀國際航空航天發展史，由於材料力學性能不滿足要求所造成的事故不勝枚舉。如1938年美國超級伊萊克特拉飛機的墜毀，1954年英國彗星式飛機事故，1988年的阿羅哈航空公司客機事故，2003年的哥倫比亞號太空梭事故……事故在早期時候是由於人類認知水平的不足而造成的，而在科學發達的今天，事故的發生更多是由於設計、製造工藝、使用環境等因素考慮不周、使用不當而造成的。因此，對材料力學性能的全面了解並正確使用合適的材料，變得非常的關鍵。
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材料力學性能不足引發重大事故
材料力學性能表徵
材料力學性能表徵從字面上講是指採用一定的科學參量表達材料的力學性能特徵的過程。工程上的材料力學性能表徵技術不僅包含了採用科學參量表達材料力學性能的理論和方法，還包含了通過科學手段測試這些力學性能參量的技術。材料力學性能表徵是全面了解材料力學性能的手段。對材料力學性能進行全面地表徵並通過各類實驗技術手段準確獲取所需材料的力學性能參數，是材料力學性能表徵研究的最主要目標。
材料力學性能在積木式驗證體系的位置
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採用材料力學性能表徵技術全面而準確的獲取材料的力學性能特徵，可以幫助工程師進行產品的結構選材、材料鑑定、生產質量控制和結構設計。對於航空領域而言，材料力學性能表徵技術作為支撐航空材料研發和飛機結構設計的基礎技術，主要進行航空材料的力學性能表徵方法、失效機理、強度準則、實驗方法與標準等研究，在飛機結構的積木式設計、分析與驗證技術體系中處於最底層的位置，為整個飛機的研製提供了最基礎的材料數據。在飛機的研製過程中，該部分實驗的數量和類型也最多，實驗數量往往數以萬計，是航空結構強度設計與分析不可或缺的基礎。
由於其優異的特性，複合材料已經成為軍民用飛機的主要結構材料，在飛機中的應用比例不斷的攀升。複合材料由多種材料以一定的結構形式構成，「材料即結構」，各向異性，性能高度依賴於其微、細和宏觀等不同層次的結構形式，且受到生產製造工藝的影響。相對於各向同性的金屬材料，複合材料的力學特性更加複雜，需要表徵的力學性能參數更多，表徵與實驗的難度也更高，所呈現出的力學行為也更加複雜。因此複合材料的力學性能表徵研究一直是複合材料的材料研究和結構應用最關心的內容之一。航空複合材料力學性能表徵技術的具體研究內容包括表徵流程規範、實驗體系框架、實驗計劃/矩陣、實驗方法、許用值確定方法、數據統計分析方法及表徵方法的標準化等，滿足材料研發、材料篩選、材料取證、材料驗收、材料評價和結構驗證等不同材料應用階段的研究與工程應用需求。
複合材料力學性能實驗
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引言
「一代材料、一代飛機」，先進材料技術始終引領和支撐著航空裝備的發展。20世紀初，第一架載人飛機上天，發明人萊特兄弟採用的材料有木材 (佔47%) 、鋼 (佔35%) 和布 (佔18%)，飛機採用木布結構，飛行時速只有16公裡。隨著飛機性能的不斷提高，速度越來越快，載重越來越大，由於木布材料強度和剛度的不足，1925年以後，逐漸用鋼管代替木材做機身骨架，用鋁板代替木材作為蒙皮，製造出全金屬結構飛機，從而增強了結構強度，改善了氣動外形，提高了飛機性能。上世紀50年代以後，人類跨入了超音速時代，為了滿足結構的耐高溫要求，發展了航空專用的既堅固又耐熱的鈦合金材料。
隨著材料科學的進步，20世紀70年代開始，新一代航空材料——複合材料應運而生。複合材料具有質量輕、比強度高、比剛度大、抗疲勞、減振、耐腐蝕等優點，目前複合材料已經成為最重要的航空結構材料之一，其用量的多少已經成為衡量飛機先進性的重要指標，如B787和A350飛機複合材料用量已超過50%。
材料力學性能
材料的力學性能是指材料在不同環境（溫度、溼度、介質）下，承受各種外部載荷（如拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉、衝擊、交變應力等）時所表現出的力學特徵，如強度、硬度、彈性模量、壽命等。
對於絕大多數具有承載要求的產品而言，材料的力學性能是結構選材與產品設計時所最關注的材料性能。相對於其他工業產品，飛機（特別是商用飛機）對經濟性和安全性提出了更高的要求。在結構重量最輕的前提下，如何通過合理地選材和結構設計，充分發揮材料的力學特性，確保飛機結構在全壽命服役過程中不發生破壞，是飛機設計師不懈的追求。
縱觀國際航空航天發展史，由於材料力學性能不滿足要求所造成的事故不勝枚舉。如1938年美國超級伊萊克特拉飛機的墜毀，1954年英國彗星式飛機事故，1988年的阿羅哈航空公司客機事故，2003年的哥倫比亞號太空梭事故……事故在早期時候是由於人類認知水平的不足而造成的，而在科學發達的今天，事故的發生更多是由於設計、製造工藝、使用環境等因素考慮不周、使用不當而造成的。因此，對材料力學性能的全面了解並正確使用合適的材料，變得非常的關鍵。
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材料力學性能不足引發重大事故
材料力學性能表徵
材料力學性能表徵從字面上講是指採用一定的科學參量表達材料的力學性能特徵的過程。工程上的材料力學性能表徵技術不僅包含了採用科學參量表達材料力學性能的理論和方法，還包含了通過科學手段測試這些力學性能參量的技術。材料力學性能表徵是全面了解材料力學性能的手段。對材料力學性能進行全面地表徵並通過各類實驗技術手段準確獲取所需材料的力學性能參數，是材料力學性能表徵研究的最主要目標。
材料力學性能在積木式驗證體系的位置
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採用材料力學性能表徵技術全面而準確的獲取材料的力學性能特徵，可以幫助工程師進行產品的結構選材、材料鑑定、生產質量控制和結構設計。對於航空領域而言，材料力學性能表徵技術作為支撐航空材料研發和飛機結構設計的基礎技術，主要進行航空材料的力學性能表徵方法、失效機理、強度準則、實驗方法與標準等研究，在飛機結構的積木式設計、分析與驗證技術體系中處於最底層的位置，為整個飛機的研製提供了最基礎的材料數據。在飛機的研製過程中，該部分實驗的數量和類型也最多，實驗數量往往數以萬計，是航空結構強度設計與分析不可或缺的基礎。
由於其優異的特性，複合材料已經成為軍民用飛機的主要結構材料，在飛機中的應用比例不斷的攀升。複合材料由多種材料以一定的結構形式構成，「材料即結構」，各向異性，性能高度依賴於其微、細和宏觀等不同層次的結構形式，且受到生產製造工藝的影響。相對於各向同性的金屬材料，複合材料的力學特性更加複雜，需要表徵的力學性能參數更多，表徵與實驗的難度也更高，所呈現出的力學行為也更加複雜。因此複合材料的力學性能表徵研究一直是複合材料的材料研究和結構應用最關心的內容之一。航空複合材料力學性能表徵技術的具體研究內容包括表徵流程規範、實驗體系框架、實驗計劃/矩陣、實驗方法、許用值確定方法、數據統計分析方法及表徵方法的標準化等，滿足材料研發、材料篩選、材料取證、材料驗收、材料評價和結構驗證等不同材料應用階段的研究與工程應用需求。
複合材料力學性能實驗
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複合材料力學性能表徵的研究歷程
我國在1990年代以後，複合材料研究人員都把研究的重點轉向新材料、新工藝及各種複合材料結構件的研製與應用中，而複合材料的性能表徵研究基本上處於停滯狀態。截止2000年，國內尚未建立起系統、完整、科學的複合材料力學性能表徵技術體系，一對複合材料力學行不明，二複合材料力學性能表徵方法不統一，三複合材料力學性能實驗數據的分散性較大。中國飛機強度研究所關於複合材料的研究可追溯至上世紀80年代，是我國最早從事複合材料力學性能表徵與實驗技術研究的單位之一。
從2000年開始，強度所複合材料專業團隊著力加強複合材料力學性能表徵與實驗技術的研究投入，先後譯著了多部具有行業影響力的著作，將國外最先進的複合材料力學性能表徵方法引入國內。在引進與消化國外最先進複合材料力學性能表徵技術和總結國內過去20多年來的經驗教訓基礎上，建立了與國際接軌並適合中國國情的具有自主智慧財產權的我國航空複合材料力學性能表徵技術體系，一舉使國內複合材料力學性能表徵技術接近並部分達到了國際先進水平，滿足了國內軍、民機型號研製需求。
構建了表徵方法的行業頂層標準規範，主編HB 7491、HB 7618和GJB 67.14-2018等作為表徵方法主要構成的標準規範，系統、完整的規定了聚合物基複合材料體系在不用階段的表徵方法；規範了複合材料力學性能數據在材料規範、材料篩選、材料鑑定、材料驗收、材料等同以及結構設計等不同應用環節的獲取原則與表徵方法，明確了實驗的計劃、數據的處理與統計方法以及數據的分析和運用方法，形成了軍機複合材料鑑定/等同/替代的系統性評價方法和程序；開發了複合材料許用值統計計算軟體和複合材料性能資料庫，整理、篩選和錄入了多個型號不同材料體系的數萬實驗數據，逐步構建了航空主幹複合材料力學性能資料庫，並以此為基礎採用數據挖掘技術對海量的數據進行分析和預測，發現新的規律或內在聯繫。
至此，強度所在國內首先建立起可滿足軍機規範和民機適航要求的聚合物基複合材料力學性能表徵體系，並在全行業和全國範圍內推廣，有力推動了我國航空複合材料表徵與實驗技術的發展。
強度所複合材料著作及譯著
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頂層規範
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2011年，以複合材料力學性能表徵與試驗技術團隊為主體，強度所成立了材料力學性能評定與測試中心，專門進行先進航空材料的力學性能表徵與實驗技術研究。在強度所三十餘年研究基礎上，並經過十年的發展，強度所力學性能評定與測試中心已經成為國內領先的複合材料力學性能表徵與實驗技術研究中心。十年來，強度所力學性能評定與測試中心承擔了國內規模最大、類型最多的軍機複合材料許用值試驗和民機適航試驗，其材料與元件級試驗任務涉及了國內所有軍民機型號，承擔了ARJ、AG600和C919等民機型號的大部分材料與元件級適航試驗，同時還承擔了空客Airbus、BOMBARDIER、Henkel等國外企業的產品測試任務。
測試技術和自主研製的夾具已處於國內領先地位：2010年與美國DELSON試驗室之間進行了比對試驗，測試結果95%以上的性能誤差在5%之內；2015年大客項目與國外實驗室進行背靠背測試，數據誤差可忽略不計。此外，中心已成為國內複合材料力學性能試驗標準權威的制訂單位，也成為我國航空工業「材料性能檢測與失效分析中心」的三個中心之一，並在2019年獲批為國家新材料測試平臺複合材料分中心。
九層之臺，始於累土；千裡之行，始於足下。材料的好壞，決定了產品的質量，材料力學性能表徵與實驗，則是用最科學的方法，將材料的性能指標用多維度數據客觀展現。從無到有，從有到優，在探索先進材料的道路上，力學性能表徵助力奔跑，成為設計優秀工業產品不可獲取的重要一環。
