壓縮試驗(yàn)和剪切試驗(yàn)報(bào)告.doc

實(shí)驗(yàn)二壓 縮 試 驗(yàn)壓縮試驗(yàn)是為了測(cè)定工程材料在受壓時(shí)的力學(xué)性能。有的材料如混凝土、巖石、鑄鐵等，抗拉能力差，但它的抗壓能力很好。這些材料，除了抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度不同之外，還有值及破壞形式上也存在著壓縮與拉伸的差別。因此，壓縮試驗(yàn)同樣是工程材料力學(xué)試驗(yàn)的重要內(nèi)容之一。一、 試驗(yàn)?zāi)康模?） 測(cè)定鑄鐵壓縮時(shí)的強(qiáng)度極限和低碳鋼的屈服極限。（2） 觀察鑄鐵和低碳鋼壓縮時(shí)的變形和破壞形式，找出它們的不同之處。二、 儀器設(shè)備與工具（1） 電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)WD200B或壓力試驗(yàn)機(jī)YE1000等。（2） 游標(biāo)卡尺等。三、 試樣制備與安裝金屬壓縮試件有圓柱體、正方形柱體、矩形板、帶凸耳板狀等幾種形狀。鑄鐵和低碳鋼的壓縮試件一般做成圓柱體。高度與直徑的比的大小會(huì)影響到試驗(yàn)的結(jié)果。試件過(guò)于細(xì)長(zhǎng)則易壓彎，過(guò)于粗短則受兩端摩擦力的影響大。為了確保試件處于單向壓縮狀態(tài)，以及試驗(yàn)結(jié)果具有可比性，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)金屬壓縮試驗(yàn)方法GB731487對(duì)側(cè)向無(wú)約束試件做出了以下有關(guān)規(guī)定：（1） 試件僅適應(yīng)于測(cè)定。（2） 試件適應(yīng)于測(cè)定、（規(guī)定非比例壓縮應(yīng)力）和（規(guī)定總壓縮應(yīng)力）。（3） 試件適應(yīng)于測(cè)定和壓縮楊氏模量。為了減少摩擦力的影響，試件兩端面應(yīng)盡量光滑，相互平行，且與軸線垂直。 試件安裝在試驗(yàn)機(jī)上下壓座之間，見(jiàn)圖310。 圖310壓縮試件安裝下承壓座是一個(gè)球形承墊，如果試件兩端面稍有不平行，則球形承墊可以產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，使壓力通過(guò)試件的軸線。四、 試驗(yàn)原理1 低碳鋼壓縮試驗(yàn)低碳鋼在壓縮時(shí)的曲線見(jiàn)圖311。在屈服之前，曲線與拉伸時(shí)相同。在屈服之后的曲線，就與拉伸的不同了。在彈性范圍內(nèi)，加載速率應(yīng)控制在。在明顯塑性變形范圍內(nèi)，加載的應(yīng)變速率應(yīng)控制在之間。材料受壓屈服時(shí)，變形繼續(xù)增大，載荷保持不變或出現(xiàn)波動(dòng)，如圖311所示。按圖示的方法，讀取各種情形下的壓縮屈服載荷，然后計(jì)算壓縮屈服點(diǎn)。（326）前面已指出，與試件軸線成45oC斜截面上的剪應(yīng)力是使材料發(fā)生滑移，即屈服的原因。由材料力學(xué)知道，無(wú)論試件橫截面上的正應(yīng)力是拉應(yīng)力還是壓應(yīng)力，只要大小相同，則在45oC斜截面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力的大小都是相同的，因此與應(yīng)是相等或相近的。屈服過(guò)后，試件變短，橫截面積變大，曲線繼續(xù)上升，直至試件被壓成餅狀。因此低碳鋼壓縮試驗(yàn)不能測(cè)出其強(qiáng)度極限。圖311低碳鋼壓縮曲線2 鑄鐵壓縮試驗(yàn)鑄鐵壓縮時(shí)的曲線呈非線性，見(jiàn)圖312，這一點(diǎn)與鑄鐵拉伸時(shí)的曲線是相同的。所不同的是鑄鐵壓縮到達(dá)強(qiáng)度極限載荷前出現(xiàn)較大變形，由原來(lái)的圓柱體變?yōu)檠男位蛐眻A柱。脆性材料受壓試件的破壞是個(gè)復(fù)雜的外部施力、內(nèi)部損傷破壞的力學(xué)過(guò)程。國(guó)內(nèi)外都在研討、爭(zhēng)論這個(gè)問(wèn)題。試件端部的受力狀態(tài)與試件的破壞形式有密切關(guān)系（圖313）。不加任何墊片時(shí)，鑄鐵試件沿著與軸線成45o55o方向破壞，圖312鑄鐵壓縮試驗(yàn)曲線破壞時(shí)斜面上的剪應(yīng)力與同樣的材料在剪切試驗(yàn)中所測(cè)得的剪切破壞極限相當(dāng)接近。試件兩端面加墊薄片（三合板）時(shí)，其受壓破壞形式如圖313（b）所示。（a）兩端不加任何墊板（b）兩端加墊三合板（）圖313鑄鐵試件壓縮破壞形式抗壓強(qiáng)度按下式計(jì)算：（327）五、 試驗(yàn)步驟（1） 測(cè)量試件尺寸。用游標(biāo)卡尺測(cè)量壓縮試件上、中、下3處截面的平均值徑，取它們中的最小值計(jì)算截面面積，同時(shí)測(cè)量試件的高度。（2） 調(diào)整試驗(yàn)機(jī)橫梁位置，設(shè)置有關(guān)參數(shù)等。（3） 安放試件。（4） 按規(guī)定選擇加載速度，然后加載試驗(yàn)。（5） 對(duì)低碳鋼試件，注意觀察，記下屈服載荷，或在計(jì)算機(jī)屏幕上讀取值；對(duì)鑄鐵試件，加載至破壞為止，記下最大載荷。六、 記錄表格材料三截面平均直徑（）上中下鑄鐵低碳鋼七、 討論問(wèn)題比較低碳鋼、鑄鐵的拉伸、壓縮力學(xué)性能和斷口形狀，分析破壞原因。實(shí)驗(yàn)二剪 切 試 驗(yàn)工程中使用的構(gòu)件或零部件，除了受到拉伸和壓縮的應(yīng)力作用之外，還受到剪切應(yīng)力的作用。特別是那些由鉚釘、銷(xiāo)釘、螺栓聯(lián)接的構(gòu)件，見(jiàn)圖314，其中聯(lián)接螺栓等受到剪力的作用，它們的抗剪強(qiáng)度如何關(guān)系到構(gòu)件的安全。因此，工程設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮材料的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，還要考慮材料的抗剪強(qiáng)度。剪切試驗(yàn)就是為了測(cè)定材料的而進(jìn)行的一種試驗(yàn)。1鉚釘；2螺栓；3銷(xiāo)釘圖314承受剪切的鉚釘、銷(xiāo)釘、螺栓八、 試驗(yàn)?zāi)康模?） 測(cè)定低碳鋼的抗剪強(qiáng)度。（2） 觀察破壞斷口，分析破壞原因。九、 儀器設(shè)備與工具（1） 電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)WD200B或其他萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)。（2） 剪切試驗(yàn)座及壓頭。（3） 游標(biāo)卡尺等。十、 試驗(yàn)原理剪切試驗(yàn)有多種做法，圖315圖318為其中常用的4種剪切試驗(yàn)原理圖。1膠接材料；2金屬板圖315膠接材料拉伸剪切試驗(yàn)原理 圖316高分子材料壓縮剪切試驗(yàn)原理圖317金屬剪切試驗(yàn)原理 圖318巖石材料剪切試驗(yàn)原理本次試驗(yàn)采用圖317的裝置，受試材料為低碳鋼。十一、 試驗(yàn)步驟（1） 測(cè)量試件受剪處直徑，取平均值，計(jì)算。（2） 安裝試件，把試件插入剪切塊孔里，調(diào)節(jié)左右對(duì)稱(chēng)。（3） 調(diào)整試驗(yàn)機(jī)橫梁位置，選擇適當(dāng)量程。（4） 加載試驗(yàn)，記下剪斷時(shí)的