試驗講義材料壓縮試驗

1、百度文庫-好好學習.天天向上-1實驗三材料的壓縮實驗概述實驗表明，工程中常用的塑性材料，其受壓與受拉時所表現(xiàn)出的強度、剛 度和塑性等力學性能是大致相同的。但廣泛使用的脆性材料，其抗壓強度很高, 抗拉強度卻很低。為便于合理選用工程材料，以及滿足材料成型工藝的需要， 測定材料受壓時的力學性能是十分重要的。因此，圧縮實驗同拉伸實驗一樣， 也是測定材料在常溫、靜載、單向受力下的力學性能的最常用、最基本的實驗 之一。一、金屬的壓縮實驗（一） 實驗目的1.觀測低碳鋼壓縮時的屈服荷載 Ps。2.測定鑄鐵壓縮時的抗壓強度 0。3.觀察并比較低碳鋼和鑄鐵在壓縮時的變形和破壞現(xiàn)象。（二） 實驗原理以低碳鋼為代表的

2、塑性材料，軸向壓縮時會產生很大的橫向變形，但 III 于 試樣兩端面與試驗機支承墊板間存在摩擦力，約束了這種橫向變形，故試樣出 現(xiàn)顯著的鼓脹，如圖 1所示。塑性材料在壓縮過程中的彈性模量、屈服點與拉伸時相同，但在到達屈服 階段時不像拉伸試驗時那樣明顯，因此要仔細觀察才能確定屈服載荷匕。當繼 續(xù)加載時，試樣越圧越扁，III于橫截面面積不斷增大，試樣抗壓能力也隨之提 高，曲線持續(xù)上升，如圖 2所示。除非試樣過分鼓出變形，導致柱體表面開裂， 否則塑性材料將不會發(fā)生壓縮破壞。因此，一般不測塑性材料的抗壓強度，而 通常認為抗壓強度等于抗拉強度。以鑄鐵為代表的脆性金屬材料，山于塑性變形很小，所以盡管有端面

3、摩擦， 鼓脹效應卻并不明顯，而是當應力達到一定值后，試樣在與軸線大約成 45。55。 的方向上發(fā)生破裂，如圖 3所示。這是山于脆性材料的抗剪強度低于抗壓強度， 從而使試樣被剪斷。其壓縮曲線圖如圖 4所示。百度文庫-好好學習.天天向上-2圖1低碳鋼壓縮時的鼓脹效應曲線低碳鋼壓縮圖3鑄鐵壓縮破壞示意圖線圖4鑄鐵壓縮曲（三） 實驗設備1. 液壓式萬能材料試驗機2.游標卡尺（四） 實驗步驟1. 用游標卡尺在試樣兩端及中間處兩個相互垂直的方向上測量直徑， 并取 其算術平均值，選用三處測量最小直徑來計算橫截面面積。2. 根據低碳鋼屈服載荷和鑄鐵抗壓強度的估計值，選擇試驗機的示力盤和 擺錘。3.調整好平衡錘

4、、自動繪圖裝置；調整指針對正零位。4.準確地將試樣置于試驗機活動平臺的支承墊板中心處。5. 調整試驗機夾頭間距，當試樣接近上支承板時，緩慢開啟送油閥，均勻 緩慢加載。百度文庫-好好學習.天天向上百度文庫-好好學習.天天向上-46.對于低碳鋼試樣，將試樣壓成鼓形即可停止試驗。對于鑄鐵試樣，加載 到試樣破壞時（主針回擺 13。左右）立即停止試驗，以免試樣進一步被壓碎；或 試樣壓縮超過 80%時停止試驗，防止超量程。（五） 實驗結果處理1.詳細記錄實驗現(xiàn)象，觀察試樣的變形、破壞情況。2.作出載荷-位移圧縮曲線。3.根據試驗記錄及曲線，計算應力值。（1）低碳鋼的屈服強度：凡（1）（2）鑄鐵的抗壓強度：

5、4（2）4. 分析比較塑性材料和脆性材料在壓縮時的力學行為的差異。（六） 思考題1. 為什么鑄鐵試樣壓縮時， 破壞面常發(fā)生在與軸線大致成 45。 55。 的方向 上？2. 試比較塑性材料和脆性材料在壓縮時的變形及破壞形式有什么不同？3. 將低碳鋼壓縮時的屈服強度與拉伸時的屈服強度進行比較； 將鑄鐵壓縮 時的抗壓強度與拉伸時的抗拉強度進行比較。二、高分子材料的壓縮實驗（一） 實驗目的1. 測定高分子材料的壓縮性能，確定材料的壓縮強度，壓縮應變，壓縮模 量。2.掌握高聚物的壓縮性能實驗方法。（二） 實驗原理本實驗是在一定的實驗溫度、濕度、加力速度下，于試樣上沿縱軸方向施 加靜態(tài)壓縮載荷，以測定高分

6、子材料的壓縮力學性能。壓縮性能實驗是最常用的一種力學實驗，壓縮性能實驗是把試樣置于實驗 機的百度文庫-好好學習.天天向上兩壓板之間，并在沿試樣兩個端面的主軸方向，以恒定速率施加一個可以 測量的大小相等而方向相反的力，使試樣沿軸向方向縮短，而徑向方向增大， 產生壓縮變形，直至試樣破裂或變形達到一定標準規(guī)定為止。施加的壓縮負荷 由實驗機上直接讀取，并按下式計算壓縮應力和壓縮應變。壓縮應力計算公式。二 P/F式中：o壓縮應力；單位：MPaP壓縮負荷；單位：NF試樣原始橫截面積；單位：mm2試樣在壓縮負荷作用下高度的改變量稱為壓縮形變。壓縮形變計算公式 AH二 Ho-H式中：AH試樣壓縮形變；單位：m

7、mHo試樣原始高度；單位：mmH壓縮過程中試樣任何時刻的高度；單位：mm試樣的壓縮形變除以試樣的原始高度，即單位原始高度的試樣變形量，為 壓縮應變。壓縮應變計算公式=AH/HO式中：試樣的壓縮應變；Ho試樣原始高度；單位：mmAH試樣壓縮形變；單位：mm在應力-應變曲線范圍內壓縮應力與圧縮應變的比值成為壓縮模量，取應力 -應變直線上兩點的應力差與應變之比，計算壓縮模量。壓縮模量的計算公式 E二（o廠 o J / （ 廠 5）式中：E試樣的壓縮模量；單位：MPa（三）影響高分子材料壓縮強度的因素1.試樣的尺寸壓縮實驗所用的試樣，可以用注塑、模塑或機械加工方法制備。試樣的形狀可以是正方棱柱，矩形棱

8、柱，圓柱體，圓管形。百度文庫-好好學習.天天向上-6在測定高分子材料的壓縮強度的實驗中，試樣的尺寸對其測試結果有很重 要的影響。其中，在試樣的尺寸影響中，影響圧縮強度大小是試樣的細長比（試 樣的高度與試樣橫截面的最小回轉半徑之比），由于試樣受壓時，其上下端面與壓機圧板之間產生較大的摩擦力，阻礙試樣上下兩端面的橫向變形，試樣高度 越小，其影響越大。因此為減少這種摩擦力的影響，試樣的高度應適當高些， 但乂不宜太高，以避免試樣在受壓過程中，因失穩(wěn)而出現(xiàn)扭曲。規(guī)定一般的試 樣細長比為 10,對易于出現(xiàn)扭曲的韌性材料，其細長比可降低為 6。2. 試樣的質量要求當試樣兩端面不平行時，實驗過程中將不能使試樣

9、沿軸線均勻受壓，形成 局部應力過大，而使試樣過早產生裂紋和破壞，壓縮強度必將降低。為此本實 驗所采用的試樣的端面各點的高度差不大于 0.1mm,表面平整，無氣泡、裂紋、 分層、傷痕等缺陷，否則將影響試樣結果。3. 實驗速度隨著實驗速度的增加， 壓縮強度與壓縮應變值均有所增加。 實驗速度在 1 omm/min 之間變化較小；速度在大于 10mm/ min 時變化較大。因此規(guī)定壓縮實 驗的同一試樣必須在同一實驗速度下進行，并且要選用較低的實驗速度進行壓 縮實驗。（四） 實驗設備及試樣1. 實驗設備為 WD-100型萬能材料試驗機，由試樣夾持部分、加力部分、 測力部分和自動繪圖部分四部分組成。2.

10、游標卡尺一把。3. 試樣。標準壓縮聚氯乙烯和聚丙烯試樣，要求表面平整，無氣泡、裂紋、 分層、傷痕等缺陷。（五） 實驗步驟1. 熟悉萬能材料試驗機的結構，操作規(guī)程和注意事項。2. 用游標卡尺測量試樣的長、寬和高，精確至 0.02mm；3. 電子式萬能實驗機先預熱半小時，調整機器，設定相應的實驗參數(shù)，靜 態(tài)壓縮最大載荷選用 25KN 的檔位；下壓速度選用 5mm/mino百度文庫-好好學習.天天向上-74. 測試條件的各項參數(shù)設定完畢之后，放上已經準備好的標準樣品，確定 實驗所用樣品放在兩壓板之間，使試樣的中心線與兩壓板表面的中心線重合， 使圧板表面與試樣的端面相接觸，并確保試樣端面與壓板表面相平行，作為測 試壓縮變形的零點；啟動下降按鈕，實驗機壓頭以 omm/min的速度下移，當壓 頭接觸到試樣后，計算機開始自動記錄試樣所受的實際載荷及其產生的位移數(shù) 據；直至試樣斷裂為止，停機。5.處理數(shù)