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技術文章
萬能材料試驗機之壓縮試驗
萬能材料試驗機
之壓縮試驗
一、實驗目的
1、觀測低碳鋼壓縮時的屈服
荷載
F
SC
2、測定鑄鐵壓縮時的抗壓強度σ
bC
3
、觀察并比較低碳鋼和鑄鐵在壓縮時的變形和破壞現象。
二、實驗設備
1、
液壓式
萬能材料試驗機
2、 游標卡尺
三、試樣的制備
按照國標
GB7314
-
87
《
金屬壓縮試驗方法》,金屬材料的壓縮試樣多采用圓柱體,如圖2-16所示。試樣長度L=(2.5~3.5)d
0
的試樣適用于測定σ
pc
、σ
tc
、σ
sc
、σ
bc
;L=(5~8)d
0
的試樣適用于測定σ
pc0.01
、E
e
;L=(1~2)d
0
的試樣適用于測定σ
bc
、。為了盡量使試樣受軸向壓力,加工試樣時,必須有合理的加工工藝,以保證兩端面平行,并與軸線垂直。
σ
pc
-規定非比例壓縮應力
σ
tc
-規定總壓縮應力
σ
sc
-壓縮屈服點
σ
bc
-抗壓強度
σ
pc0.01
-規定非比例壓縮應變為0.01%時的應力
E
e
-壓縮彈性模量
圖2-16
圓柱體試樣
四、實驗原理
以低碳鋼為代表的塑性材料,軸向壓縮時會產生很大的橫向變形,但由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,故試樣中間部分出現顯著的鼓脹,如圖2-17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F
sC
。當繼續加載時,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,曲線持續上升,如圖2-18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。
圖2-17
低碳鋼壓縮時的鼓脹效應
圖2-18
低碳鋼壓縮曲線
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
0
~55
0
的方向上發生破裂,如圖2-20所示。這是由于脆性材料的抗剪強度低于抗壓強度,從而使試樣被剪斷。
圖2-19
鑄鐵壓縮曲線
圖2-20 鑄鐵壓縮破壞示意圖
五、實驗步驟
1、用游標卡尺測量試樣直徑,方法是在試樣原始標距中點處兩個相互垂直的方向上測量直徑,并取其算術平均值。
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,并調整其指針對零。
3、調整好自動繪圖器。
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,開始緩慢、均勻加載。
6、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15
0
左右)立即停止試驗,以免試樣進一步被壓碎。
六、實驗結果處理
根據試驗記錄,計算應力值。
1、
低碳鋼的屈服強度:
(
2
-
6
)
2、
鑄鐵的抗壓強度:
(
2
-
7
)
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之壓縮試驗
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