实验讲义材料压缩实验

1、百度文库-好好学习，天天向上 实验三材料的压缩实验概述实验表明，工程中常用的塑性材料，其受压与受拉时所表现出的强度、刚度和塑性等力学性能是大致相同的。但广泛使用的脆性材料，其抗压强度很高，抗拉强度却很低。为便于合理选用工程材料，以及满足材料成型工艺的需要，测定材料受压时的力学性能是十分重要的。因此，压缩实验同拉伸实验一样，也是测定材料在常温、静载、单向受力下的力学性能的最常用、最基本的实验之一。一、金属的压缩实验（一）实验目的观测低碳钢压缩时的屈服荷载P。S测定铸铁压缩时的抗压强度。b观察并比较低碳钢和铸铁在压缩时的变形和破坏现象。（二）实验原理以低碳钢为代表的塑性材料，轴向压缩时会产生很大的

2、横向变形，但由于试样两端面与试验机支承垫板间存在摩擦力，约束了这种横向变形，故试样出现显著的鼓胀，如图1所示。塑性材料在压缩过程中的弹性模量、屈服点与拉伸时相同，但在到达屈服阶段时不像拉伸试验时那样明显，因此要仔细观察才能确定屈服载荷P。当继s续加载时，试样越压越扁，由于横截面面积不断增大，试样抗压能力也随之提高，曲线持续上升，如图2所示。除非试样过分鼓出变形，导致柱体表面开裂，否则塑性材料将不会发生压缩破坏。因此，一般不测塑性材料的抗压强度，而通常认为抗压强度等于抗拉强度。以铸铁为代表的脆性金属材料，由于塑性变形很小，所以尽管有端面摩擦，鼓胀效应却并不明显，而是当应力达到一定值后，试样在与轴

3、线大约成45。55。的方向上发生破裂，如图3所示。这是由于脆性材料的抗剪强度低于抗压强度，从而使试样被剪断。其压缩曲线图如图4所示。图1低碳钢压缩时的鼓胀效应图2低碳钢压缩线（三）实验设备液压式万能材料试验机游标卡尺（四）实验步骤用游标卡尺在试样两端及中间处两个相互垂直的方向上测量直径，并取其算术平均值，选用三处测量最小直径来计算横截面面积。根据低碳钢屈服载荷和铸铁抗压强度的估计值,选择试验机的示力盘和摆锤。调整好平衡锤、自动绘图装置；调整指针对正零位。准确地将试样置于试验机活动平台的支承垫板中心处。调整试验机夹头间距，当试样接近上支承板时，缓慢开启送油阀，均匀缓慢加载。百度文库-好好学习，天

4、天向上百度文库-好好学习，天天向上 - 对于低碳钢试样，将试样压成鼓形即可停止试验。对于铸铁试样，加载到试样破坏时（主针回摆150左右）立即停止试验，以免试样进一步被压碎；或试样压缩超过80%时停止试验，防止超量程。（五）实验结果处理1详细记录实验现象，观察试样的变形、破坏情况。2作出载荷-位移压缩曲线。3根据试验记录及曲线，计算应力值。（1）低碳钢的屈服强度：（1）（2）铸铁的抗压强4分析比较塑性材料和脆性材料在压缩时的力学行为的差异。（六）思考题为什么铸铁试样压缩时，破坏面常发生在与轴线大致成45o55。的方向上？试比较塑性材料和脆性材料在压缩时的变形及破坏形式有什么不同？3将低碳钢压缩时

5、的屈服强度与拉伸时的屈服强度进行比较；将铸铁压缩时的抗压强度与拉伸时的抗拉强度进行比较。二、高分子材料的压缩实验（一）实验目的1测定高分子材料的压缩性能，确定材料的压缩强度，压缩应变，压缩模量。2掌握高聚物的压缩性能实验方法。（二）实验原理本实验是在一定的实验温度、湿度、加力速度下，于试样上沿纵轴方向施加静态压缩载荷，以测定高分子材料的压缩力学性能。压缩性能实验是最常用的一种力学实验，压缩性能实验是把试样置于实验机的两压板之间，并在沿试样两个端面的主轴方向，以恒定速率施加一个可以测量的大小相等而方向相反的力，使试样沿轴向方向缩短，而径向方向增大，产生压缩变形，直至试样破裂或变形达到一定标准规定

6、为止。施加的压缩负荷由实验机上直接读取，并按下式计算压缩应力和压缩应变。压缩应力计算公式。二P/F式中：o压缩应力；单位：MPaP压缩负荷；单位：NF试样原始横截面积；单位：mm2试样在压缩负荷作用下高度的改变量称为压缩形变。压缩形变计算公式AH=H-H0式中：AH试样压缩形变；单位：mmH试样原始高度；单位：mm0H压缩过程中试样任何时刻的高度；单位：mm试样的压缩形变除以试样的原始高度，即单位原始高度的试样变形量，为压缩应变。压缩应变计算公式=AH/H0式中：试样的压缩应变；H试样原始高度；单位：mm0AH试样压缩形变；单位：mm在应力-应变曲线范围内压缩应力与压缩应变的比值成为压缩模量，

7、取应力-应变直线上两点的应力差与应变之比，计算压缩模量。压缩模量的计算公式E二）/（-）2121式中：E试样的压缩模量；单位：MPa（三）影响高分子材料压缩强度的因素1试样的尺寸压缩实验所用的试样，可以用注塑、模塑或机械加工方法制备。试样的形状可以是正方棱柱，矩形棱柱，圆柱体，圆管形。在测定高分子材料的压缩强度的实验中，试样的尺寸对其测试结果有很重要的影响。其中，在试样的尺寸影响中，影响压缩强度大小是试样的细长比（试样的高度与试样横截面的最小回转半径之比），由于试样受压时，其上下端面与压机压板之间产生较大的摩擦力，阻碍试样上下两端面的横向变形，试样高度越小，其影响越大。因此为减少这种摩擦力的影

8、响，试样的高度应适当高些，但又不宜太高，以避免试样在受压过程中，因失稳而出现扭曲。规定一般的试样细长比为10，对易于出现扭曲的韧性材料，其细长比可降低为6。2试样的质量要求当试样两端面不平行时，实验过程中将不能使试样沿轴线均匀受压，形成局部应力过大，而使试样过早产生裂纹和破坏，压缩强度必将降低。为此本实验所采用的试样的端面各点的高度差不大于0.1mm，表面平整，无气泡、裂纹、分层、伤痕等缺陷，否则将影响试样结果。3实验速度随着实验速度的增加，压缩强度与压缩应变值均有所增加。实验速度在15mm/min之间变化较小；速度在大于10mm/min时变化较大。因此规定压缩实验的同一试样必须在同一实验速度

9、下进行，并且要选用较低的实验速度进行压缩实验。（四）实验设备及试样1.实验设备为WD-100型万能材料试验机，由试样夹持部分、加力部分、测力部分和自动绘图部分四部分组成。2.游标卡尺一把。试样。标准压缩聚氯乙烯和聚丙烯试样，要求表面平整，无气泡、裂纹分层、伤痕等缺陷。（五）实验步骤1.熟悉万能材料试验机的结构，操作规程和注意事项。2用游标卡尺测量试样的长、宽和高，精确至0.02mm；电子式万能实验机先预热半小时，调整机器，设定相应的实验参数，静态压缩最大载荷选用25KN的档位；下压速度选用5mm/min。测试条件的各项参数设定完毕之后，放上已经准备好的标准样品，确定实验所用样品放在两压板之间，使试样的中心线与两压板表面的中心线重合，使压板表面与试样的端面相接触，并确保试样端面与压板表面相平行，作为测试压缩变形的零点；启动下降按钮，实验机压头以5mm/min的速度下移，当压头接触到试样后，计算机开始自动记录试样所受的实际载荷及其产生的位移数百度文库-好好学习，天天向上百度文库-好好学习，天天向上- - #据；直至试样断裂为止，停机。5处理数据，作