压力试验机测量材料的压缩力学性能试验.doc

实验二 压力试验机测量材料的压缩力学性能实验 一、实验目的 1、了解试验设备――压力试验机的构造和工作原理，掌握其操作规程及使用注意事项。 2、测定压缩时低碳钢的屈服极限和铸铁的强度极限。 3、观察低碳钢和铸铁压缩时的变形和破坏情况，并进行比较和分析原因。 二、实验设备 1、YAW－500B全自动电液伺服压力试验机 2、游标卡尺 三、试件 低碳钢和铸铁等金属材料的压缩试件一般制成圆柱形，如下图。目前常用的压缩试验方法是两端平压法。这种压缩试验方法当试件承受压缩时，上下两端面与试验机承台之间产生很大的摩擦力，这些摩擦力阻碍试件上、下部的横向变形，导致测得的抗压强度较实际偏高；当试样的高度相对增加时，摩擦力对试样中部的影响就变得小了，因此抗压强度与比值有关。由此可见压缩实验与实验条件有关。 为了减少摩擦力的影响以避免试件发生弯曲，在相同的试验条件下，对不同材料的压缩性能进行比较，金属材料的压缩试件一般规定为。 d d h 四、实验原理和方法 对低碳钢材料，在承受压缩荷载时，起初变形较小，力的大小沿直线上升，当超过比例荷载后，变形开始加快，此时显示荷载减慢或基本不变或有所回落的现象，这表明材料已达到屈服，此时的荷载即为屈服荷载。屈服阶段结束后，塑性变形迅速增加，试件截面面积也随之增大，而使试件承受的荷载也随之增加，F－?L曲线继续上升（如图A），这时试件被压成鼓形，最后压成饼形而不破坏，其强度极限无法测定。 对铸铁材料，当铸铁试件达到最大荷载时，突然发生破坏，此时力的大小迅速减小。铸铁试件破坏后表面出现与试件横截面大约成45°~55°的倾斜断裂面，这是由于脆性材料的抗剪强度低于抗压强度，使试件被剪断（如图B）。 材料压缩时的力学性能可以由压缩时的力与变形关系曲线表示。一般来说，低碳钢材料其弹性阶段、屈服阶段与拉伸大致相同，弹性模量和屈服极限与拉伸时大致相等。而铸铁受压时却与拉伸时有明显的差别，压缩时曲线上虽然没有屈服阶段，但曲线明显变弯，断裂时有明显的塑性变形，且压缩时的强度极限远远大于拉伸时的强度极限。 图 A 低碳钢压缩 图B 铸铁压缩 五、实验步骤 1、用游标卡尺在试件中点处两个相互垂直的方向测量直径，取其平均值，并测量试件高度。 2、检查设备线路连接是否接好，并打开设备电源以及配套软件操作界面。 3、将试件放在试验机活动平台的中心位置。 4、设置软件界面上的各个试验参数，保证试件与上支承台接触后能以设定的加载速度进行加载，设置完毕后开始试验，进行加载。对低碳钢试件要及时正确地读出屈服荷载，过了屈服阶段后继续加载，直到试件变形比较明显后停止加载。对铸铁试件，加载至试件破坏为止，读出破坏极限荷载。 5、实验完毕，使仪器设备恢复原状，清理现场，并请指导老师检查实验数据。 六、实验结果处理 1、根据实验记录，利用公式计算出低碳钢压缩实验的屈服强度，利用公式计算出铸铁压缩实验的强度极限。 2、根据实验原始数据，利用电脑软件（如Excel，Origin等），分别绘制低碳钢和铸铁压缩时的应力--应变曲线（－曲线）。需注意标明实验曲线的横坐标和纵坐标的单位。 3、画出试件的破坏形状图，并分析其破坏原因。