压缩﹒弯曲及剪切试验.ppt

压缩、弯曲及剪切试验 一.???? 压缩试验 1.试验原理 在材料试验中指的压缩试验是指单向压缩。试样受轴向压缩时，标距内应力均匀分布，且在试验过程中不发生屈曲。 与拉伸试验相比 压缩试验有下述特点： 单向压缩的应力状态软性系数α=2。因此，通常适用于脆性材料和低塑性材料，以显示其在拉伸、扭转和弯曲试验时所不能反映的材料在韧性状态下的力学行为。特别是拉伸时呈脆性的材料，是比较其塑性的较好方法。 塑性较好的材料只能被压扁，一般不会破坏。 脆性材料压缩破坏的形式有剪坏和拉坏两种。剪坏的断裂面与底面约呈45°角；拉坏是由于试样的纤维组织与压应力方向一致，横向纤维伸长超过一定限度而破坏。 压缩试验时，试样端面存在很大的摩擦力，这将阻碍试样端面的横向变形，影响试验结果的准确性。试样高径比越小，端面摩擦力对试验结果的影响越大，为了减小其影响，可适当提高高径比 2. 试样 压缩试验用试样有圆柱体、正方形柱体、矩形板和带凸耳状试样四种形式，其中圆柱体试样、正方形柱体试样是两种常用的侧向无约束试样，其尺寸见图1。 试样长度由试验目的确定： L=（2.5~3.5）d0的试样适用于测定规定非比例压缩强度Rpc、规定总压缩强度Rtc、压缩上屈服强度ReHc和下屈服强度ReLc及抗压强度Rmc；L=（5~8）d0的试样适用于测定规定非比例压缩强度Rpc0.01、压缩弹性模量Ec； L=（1~2）d0的试样仅适用于测定抗压强度Rmc。 试样应平直，棱边应无毛刺、无倒角，在切取样坯和机加工试样时，应防止因冷加工或热影响而改变材料的性能。 3. 试验设备 （1）试验机： 压缩试验可在万能材料试验机或压力试验机上进行。a. 试验机台板与压头压试样表面应平行，平行度不低于1∶0.0002。b. 试验过程中，压头与台板间不应有侧向相对位移和振动，如不满足上述要求，应加配力导向装置，硬度较高的试样两端应垫以合适的硬质材料做成的垫板，试验后，板面不应有永久变形，垫板两面的平行度不低于1∶0.0002，表面粗糙度不高于Ra0.8。c. 试验机应备有调速指示装置。d. 试验机应备有放大和记录力及变形的装置。试验机应定期由计量部门进行检验。 （2）引伸计：引伸计应进行标定（GB/T12160-2002 单轴试验用引伸计的标定），标定时的工作状态应尽可能与试验工作状态相同，并按有关标准进行分级。根据测试目的选用相应级别的引伸计：测定规定非比例压缩强度Rpc、规定总压缩强度Rtc、上屈服强度ReHc、下屈服强度ReLc应使用不劣于1级准确度的引伸计；测定压缩弹性模量Ec和规定非比例压缩应变小于0.05％的规定非比例压缩强度Rpc时，应使用不劣于0. 5级准确度的引伸计。 （3）进行脆性材料的Rmc测定时应有安全防护罩 4. 压缩性能指标的测定： 压缩试验时，在弹性范围内，试验速度采用控制应力速率的方法，其速率应在1~10MPa·s-1范围内，在明显塑性变形范围，采用控制应变速率方法，其速率应在0.00005~0.0001s-1范围内。 （1） 规定非比例压缩强度的测定： 1）作图法：用自动记录方法绘制力—变形曲线，力轴每毫米所代表的力应使所求的Fpc点处于力轴的二分之一以上，变形放大倍数的选择应保证图2的OC段长度不小于5mm。在力—变形曲线上（见图2）,自O点起，截取一段相当于规定非比例变形的距离OC（εpc·L0·n），过C点作平行于弹性直线段的直线CA交曲线于A点，其对应的力Fpc即为所求的规定非比例压缩力，按公式（1）计算： 2）逐次逼近法： 如果力—变形曲线无明显弹性直线段，采用逐次逼近法测规定非比例压缩强度。首先在曲线上直观估计一点A0（见图3），约为规定非比例压缩应变0.2%的力FA0，而后在微弯曲线上取G0、Q0两点，其分别对应的力0.1 FA0、0.5FA0，作直线G0Q0，按上述方法过C点作平行于G0Q0的直线CA1交曲线于A1点，如A1与A0重合，则FA0即为Fpc0.2；如A1未与A0重合，则需采取与上述相同步骤进行第二次逼近，此时取A1对应的FA1来分别确定0.1FA1、0.5FA1对应的点G1、Q1，然后如前述过C作平行线来确定交点A2。重复相同步骤直至最后一次得到的交点与前一次的重合。 规定总压缩强度的测定： 用作图法测定规定总压缩强度时，力轴按上节规定，变形放大倍数的选择一般应使总压缩变形超过变形轴的二分之一以上。在力—变形曲线上（见图4），自O点起在变形轴上取OD段（εtc·L0·n），过D点作与力轴平行的DM直线交曲线于M点，其对应的力Ftc为所测的总压缩力，按下式计算： （3）屈服强