實(shí)驗(yàn)講義材料壓縮實(shí)驗(yàn)

1、百度文庫-好好學(xué)習(xí)，天天向上 實(shí)驗(yàn)三材料的壓縮實(shí)驗(yàn)概述實(shí)驗(yàn)表明，工程中常用的塑性材料，其受壓與受拉時(shí)所表現(xiàn)出的強(qiáng)度、剛度和塑性等力學(xué)性能是大致相同的。但廣泛使用的脆性材料，其抗壓強(qiáng)度很高，抗拉強(qiáng)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(shí)的力學(xué)性能是十分重要的。因此，壓縮實(shí)驗(yàn)同拉伸實(shí)驗(yàn)一樣，也是測定材料在常溫、靜載、單向受力下的力學(xué)性能的最常用、最基本的實(shí)驗(yàn)之一。一、金屬的壓縮實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^測低碳鋼壓縮時(shí)的屈服荷載P。S測定鑄鐵壓縮時(shí)的抗壓強(qiáng)度。b觀察并比較低碳鋼和鑄鐵在壓縮時(shí)的變形和破壞現(xiàn)象。（二）實(shí)驗(yàn)原理以低碳鋼為代表的塑性材料，軸向壓縮時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的

2、橫向變形，但由于試樣兩端面與試驗(yàn)機(jī)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(diǎn)與拉伸時(shí)相同，但在到達(dá)屈服階段時(shí)不像拉伸試驗(yàn)時(shí)那樣明顯，因此要仔細(xì)觀察才能確定屈服載荷P。當(dāng)繼s續(xù)加載時(shí)，試樣越壓越扁，由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(dǎo)致柱體表面開裂，否則塑性材料將不會(huì)發(fā)生壓縮破壞。因此，一般不測塑性材料的抗壓強(qiáng)度，而通常認(rèn)為抗壓強(qiáng)度等于抗拉強(qiáng)度。以鑄鐵為代表的脆性金屬材料，由于塑性變形很小，所以盡管有端面摩擦，鼓脹效應(yīng)卻并不明顯，而是當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值后，試樣在與軸

3、線大約成45。55。的方向上發(fā)生破裂，如圖3所示。這是由于脆性材料的抗剪強(qiáng)度低于抗壓強(qiáng)度，從而使試樣被剪斷。其壓縮曲線圖如圖4所示。圖1低碳鋼壓縮時(shí)的鼓脹效應(yīng)圖2低碳鋼壓縮線（三）實(shí)驗(yàn)設(shè)備液壓式萬能材料試驗(yàn)機(jī)游標(biāo)卡尺（四）實(shí)驗(yàn)步驟用游標(biāo)卡尺在試樣兩端及中間處兩個(gè)相互垂直的方向上測量直徑，并取其算術(shù)平均值，選用三處測量最小直徑來計(jì)算橫截面面積。根據(jù)低碳鋼屈服載荷和鑄鐵抗壓強(qiáng)度的估計(jì)值,選擇試驗(yàn)機(jī)的示力盤和擺錘。調(diào)整好平衡錘、自動(dòng)繪圖裝置；調(diào)整指針對(duì)正零位。準(zhǔn)確地將試樣置于試驗(yàn)機(jī)活動(dòng)平臺(tái)的支承墊板中心處。調(diào)整試驗(yàn)機(jī)夾頭間距，當(dāng)試樣接近上支承板時(shí)，緩慢開啟送油閥，均勻緩慢加載。百度文庫-好好學(xué)習(xí)，天

4、天向上百度文庫-好好學(xué)習(xí)，天天向上 - 對(duì)于低碳鋼試樣，將試樣壓成鼓形即可停止試驗(yàn)。對(duì)于鑄鐵試樣，加載到試樣破壞時(shí)（主針回?cái)[150左右）立即停止試驗(yàn)，以免試樣進(jìn)一步被壓碎；或試樣壓縮超過80%時(shí)停止試驗(yàn)，防止超量程。（五）實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理1詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，觀察試樣的變形、破壞情況。2作出載荷-位移壓縮曲線。3根據(jù)試驗(yàn)記錄及曲線，計(jì)算應(yīng)力值。（1）低碳鋼的屈服強(qiáng)度：（1）（2）鑄鐵的抗壓強(qiáng)4分析比較塑性材料和脆性材料在壓縮時(shí)的力學(xué)行為的差異。（六）思考題為什么鑄鐵試樣壓縮時(shí)，破壞面常發(fā)生在與軸線大致成45o55。的方向上？試比較塑性材料和脆性材料在壓縮時(shí)的變形及破壞形式有什么不同？3將低碳鋼壓縮時(shí)

5、的屈服強(qiáng)度與拉伸時(shí)的屈服強(qiáng)度進(jìn)行比較；將鑄鐵壓縮時(shí)的抗壓強(qiáng)度與拉伸時(shí)的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行比較。二、高分子材料的壓縮實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測定高分子材料的壓縮性能，確定材料的壓縮強(qiáng)度，壓縮應(yīng)變，壓縮模量。2掌握高聚物的壓縮性能實(shí)驗(yàn)方法。（二）實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)是在一定的實(shí)驗(yàn)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，以測定高分子材料的壓縮力學(xué)性能。壓縮性能實(shí)驗(yàn)是最常用的一種力學(xué)實(shí)驗(yàn)，壓縮性能實(shí)驗(yàn)是把試樣置于實(shí)驗(yàn)機(jī)的兩壓板之間，并在沿試樣兩個(gè)端面的主軸方向，以恒定速率施加一個(gè)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(chǎn)生壓縮變形，直至試樣破裂或變形達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

6、為止。施加的壓縮負(fù)荷由實(shí)驗(yàn)機(jī)上直接讀取，并按下式計(jì)算壓縮應(yīng)力和壓縮應(yīng)變。壓縮應(yīng)力計(jì)算公式。二P/F式中：o壓縮應(yīng)力；單位：MPaP壓縮負(fù)荷；單位：NF試樣原始橫截面積；單位：mm2試樣在壓縮負(fù)荷作用下高度的改變量稱為壓縮形變。壓縮形變計(jì)算公式AH=H-H0式中：AH試樣壓縮形變；單位：mmH試樣原始高度；單位：mm0H壓縮過程中試樣任何時(shí)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(yīng)變。壓縮應(yīng)變計(jì)算公式=AH/H0式中：試樣的壓縮應(yīng)變；H試樣原始高度；單位：mm0AH試樣壓縮形變；單位：mm在應(yīng)力-應(yīng)變曲線范圍內(nèi)壓縮應(yīng)力與壓縮應(yīng)變的比值成為壓縮模量，

7、取應(yīng)力-應(yīng)變直線上兩點(diǎn)的應(yīng)力差與應(yīng)變之比，計(jì)算壓縮模量。壓縮模量的計(jì)算公式E二）/（-）2121式中：E試樣的壓縮模量；單位：MPa（三）影響高分子材料壓縮強(qiáng)度的因素1試樣的尺寸壓縮實(shí)驗(yàn)所用的試樣，可以用注塑、模塑或機(jī)械加工方法制備。試樣的形狀可以是正方棱柱，矩形棱柱，圓柱體，圓管形。在測定高分子材料的壓縮強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)中，試樣的尺寸對(duì)其測試結(jié)果有很重要的影響。其中，在試樣的尺寸影響中，影響壓縮強(qiáng)度大小是試樣的細(xì)長比（試樣的高度與試樣橫截面的最小回轉(zhuǎn)半徑之比），由于試樣受壓時(shí)，其上下端面與壓機(jī)壓板之間產(chǎn)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

8、響，試樣的高度應(yīng)適當(dāng)高些，但又不宜太高，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(xì)長比為10，對(duì)易于出現(xiàn)扭曲的韌性材料，其細(xì)長比可降低為6。2試樣的質(zhì)量要求當(dāng)試樣兩端面不平行時(shí)，實(shí)驗(yàn)過程中將不能使試樣沿軸線均勻受壓，形成局部應(yīng)力過大，而使試樣過早產(chǎn)生裂紋和破壞，壓縮強(qiáng)度必將降低。為此本實(shí)驗(yàn)所采用的試樣的端面各點(diǎn)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(jié)果。3實(shí)驗(yàn)速度隨著實(shí)驗(yàn)速度的增加，壓縮強(qiáng)度與壓縮應(yīng)變值均有所增加。實(shí)驗(yàn)速度在15mm/min之間變化較??；速度在大于10mm/min時(shí)變化較大。因此規(guī)定壓縮實(shí)驗(yàn)的同一試樣必須在同一實(shí)驗(yàn)速度

9、下進(jìn)行，并且要選用較低的實(shí)驗(yàn)速度進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)。（四）實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試樣1.實(shí)驗(yàn)設(shè)備為WD-100型萬能材料試驗(yàn)機(jī)，由試樣夾持部分、加力部分、測力部分和自動(dòng)繪圖部分四部分組成。2.游標(biāo)卡尺一把。試樣。標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)步驟1.熟悉萬能材料試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)，操作規(guī)程和注意事項(xiàng)。2用游標(biāo)卡尺測量試樣的長、寬和高，精確至0.02mm；電子式萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)先預(yù)熱半小時(shí)，調(diào)整機(jī)器，設(shè)定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)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/min。測試條件的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定完畢之后，放上已經(jīng)準(zhǔn)備好的標(biāo)準(zhǔn)樣品，確定實(shí)驗(yàn)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，使壓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(diǎn)；啟動(dòng)下降按鈕，實(shí)驗(yàn)機(jī)壓頭以5mm/min的速度下移，當(dāng)壓頭接觸到試樣后，計(jì)算機(jī)開始自動(dòng)記錄試樣所受的實(shí)際載荷及其產(chǎn)生的位移數(shù)百度文庫-好好學(xué)習(xí)，天天向上百度文庫-好好學(xué)習(xí)，天天向上- - #據(jù)；直至試樣斷裂為止，停機(jī)。5處理數(shù)據(jù)，作