在工程中有許多承受壓縮的構(gòu)件,因此為了合理選材,有效發(fā)揮材料承載能力的優(yōu)勢,必須通過壓縮試驗(yàn)認(rèn)識材料在受壓縮時的力學(xué)性能和破壞特性。大量試驗(yàn)表明,一般情況下,塑性材料在應(yīng)力小于屈服極*其承壓的力學(xué)性能與其拉伸時基本相同。因此,對于塑性材料除非必要或是新材料,一般可不做壓縮實(shí)驗(yàn)。然而,脆性材料的拉伸及壓縮性能及破壞形式差異很大,壓縮承載能力比其抗拉伸能力強(qiáng)很多。因此,對于灰鑄鐵、鑄鋁合金、混凝土、磚石及樹脂等脆性材料,常需用試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)。
試驗(yàn)?zāi)康?(1)測定灰鑄鐵材料壓縮時的強(qiáng)度極限R (2)觀察分析灰鑄鐵材料壓縮時的變形特點(diǎn)和破壞斷口形貌。
儀器設(shè)備及量具 微機(jī)屏顯式液壓材料試驗(yàn)機(jī)和游標(biāo)卡尺
試驗(yàn)制備 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7314-2005“金屬材料室溫壓縮方法”,灰鑄鐵材料的壓縮試樣一般加工成圓柱形(或矩形柱狀),h0為試樣高度,d為試樣直徑。
當(dāng)試樣承向壓縮時,隨著軸向變形繼續(xù)施加,試樣兩端面的橫向變形受到試驗(yàn)機(jī)承墊間的摩擦力影響,使試樣變形后呈“鼓形”,這種摩擦力的影響,使試樣抗壓能力增強(qiáng),并且試樣越短,其影響越顯著。若在試樣端面涂以潤滑劑(如機(jī)油),可以減小摩擦力,則試樣的抗壓能力將更符合于實(shí)際。當(dāng)試樣高度相對增加時,摩擦力對試樣中部的影響就會減小,但若試樣高度過大,又容易產(chǎn)生彎曲,甚至變成為其它失效形式。因此,壓縮試樣的抗壓能力與其高度h0。直徑d的比值h0/d有關(guān)。由此可見,壓縮試驗(yàn)是有條件的,只有在相同的試驗(yàn)條件下,才能對不同材料的性能進(jìn)行比較。金屬材料壓縮破壞實(shí)驗(yàn)所用的試樣,一般規(guī)定為1≤h0/d≤3。為了使試樣承受軸向壓力,試樣兩端面必須平行,并且與試樣軸線垂直。壓縮試樣兩端面應(yīng)加工的盡可能光滑,其粗糙度一般為1.6~0.8,以減小摩擦力的影響。
實(shí)驗(yàn)步驟
?。?)灰鑄鐵壓縮在微機(jī)屏顯式液壓液壓試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。
?。?)用游標(biāo)卡尺測量試樣尺寸。
?。?) 依次開啟試驗(yàn)機(jī)總電源、計(jì)算機(jī)和顯示器電源。
?。?)激活計(jì)算機(jī)桌面上的“拉伸壓縮試驗(yàn)”快捷標(biāo)識,按照提示進(jìn)入試驗(yàn)程序主頁面。
?。?) 在“試樣參數(shù)”欄選擇試樣形狀,輸入所測量的試樣尺寸,并確認(rèn)。
(6) 根據(jù)試樣,選擇合適的力測量范圍,并確認(rèn)壓縮空間適合裝置灰鑄鐵壓縮試樣。
(7) 確認(rèn)油源控制柜上的回油閥關(guān),按下電源開按鈕(電源指示燈亮),緩慢擰開送油閥,使試驗(yàn)機(jī)活動工作臺抬起約10mm,然后關(guān)閉送油閥。
(8) 將試樣合適的放置于試驗(yàn)機(jī)壓縮空間活動臺上承墊的中心處,按下移動橫梁控制盒的上行或下行開關(guān),使上壓頭承墊距試樣上端面1mm左右。
(9)點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)試驗(yàn)主頁面上的載荷清零,位移清零。
?。?0)點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)屏幕主頁面,按照試驗(yàn)要求緩慢擰開送油閥進(jìn)行試驗(yàn),直至試樣破壞(可以從載荷顯示欄或顯示曲線看到載荷突然下降至很小值,也可能會聽到試樣破壞的聲響),即刻關(guān)閉油泵關(guān)、送油閥,打開回油閥,使活動臺降回至初始位置。
從試驗(yàn)主頁面上左側(cè)載荷欄讀取所顯示的大載荷Fm,繪制試驗(yàn)特性曲線,并取出試樣觀察記錄試樣斷口形貌特征。