壓縮試驗和剪切試驗報告.doc

實驗二壓 縮 試 驗壓縮試驗是為了測定工程材料在受壓時的力學(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，除了抗壓強度與抗拉強度不同之外，還有值及破壞形式上也存在著壓縮與拉伸的差別。因此，壓縮試驗同樣是工程材料力學(xué)試驗的重要內(nèi)容之一。一、 試驗?zāi)康模?） 測定鑄鐵壓縮時的強度極限和低碳鋼的屈服極限。（2） 觀察鑄鐵和低碳鋼壓縮時的變形和破壞形式，找出它們的不同之處。二、 儀器設(shè)備與工具（1） 電子萬能試驗機WD200B或壓力試驗機YE1000等。（2） 游標卡尺等。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影響到試驗的結(jié)果。試件過于細長則易壓彎，過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)，以及試驗結(jié)果具有可比性，國家標準金屬壓縮試驗方法GB731487對側(cè)向無約束試件做出了以下有關(guān)規(guī)定：（1） 試件僅適應(yīng)于測定。（2） 試件適應(yīng)于測定、（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。 試件安裝在試驗機上下壓座之間，見圖310。 圖310壓縮試件安裝下承壓座是一個球形承墊，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，使壓力通過試件的軸線。四、 試驗原理1 低碳鋼壓縮試驗低碳鋼在壓縮時的曲線見圖311。在屈服之前，曲線與拉伸時相同。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，變形繼續(xù)增大，載荷保持不變或出現(xiàn)波動，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，然后計算壓縮屈服點。（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不能測出其強度極限。圖311低碳鋼壓縮曲線2 鑄鐵壓縮試驗鑄鐵壓縮時的曲線呈非線性，見圖312，這一點與鑄鐵拉伸時的曲線是相同的。所不同的是鑄鐵壓縮到達強度極限載荷前出現(xiàn)較大變形，由原來的圓柱體變?yōu)檠男位蛐眻A柱。脆性材料受壓試件的破壞是個復(fù)雜的外部施力、內(nèi)部損傷破壞的力學(xué)過程。國內(nèi)外都在研討、爭論這個問題。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，鑄鐵試件沿著與軸線成45o55o方向破壞，圖312鑄鐵壓縮試驗曲線破壞時斜面上的剪應(yīng)力與同樣的材料在剪切試驗中所測得的剪切破壞極限相當接近。試件兩端面加墊薄片（三合板）時，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度按下式計算：（327）五、 試驗步驟（1） 測量試件尺寸。用游標卡尺測量壓縮試件上、中、下3處截面的平均值徑，取它們中的最小值計算截面面積，同時測量試件的高度。（2） 調(diào)整試驗機橫梁位置，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。（5） 對低碳鋼試件，注意觀察，記下屈服載荷，或在計算機屏幕上讀取值；對鑄鐵試件，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。實驗二剪 切 試 驗工程中使用的構(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、銷釘、螺栓聯(lián)接的構(gòu)件，見圖314，其中聯(lián)接螺栓等受到剪力的作用，它們的抗剪強度如何關(guān)系到構(gòu)件的安全。因此，工程設(shè)計時不僅要考慮材料的抗拉強度和抗壓強度，還要考慮材料的抗剪強度。剪切試驗就是為了測定材料的而進行的一種試驗。1鉚釘；2螺栓；3銷釘圖314承受剪切的鉚釘、銷釘、螺栓八、 試驗?zāi)康模?） 測定低碳鋼的抗剪強度。（2） 觀察破壞斷口，分析破壞原因。九、 儀器設(shè)備與工具（1） 電子萬能試驗機WD200B或其他萬能試驗機、壓力試驗機。（2） 剪切試驗座及壓頭。（3） 游標卡尺等。十、 試驗原理剪切試驗有多種做法，圖315圖318為其中常用的4種剪切試驗原理圖。1膠接材料；2金屬板圖315膠接材料拉伸剪切試驗原理 圖316高分子材料壓縮剪切試驗原理圖317金屬剪切試驗原理 圖318巖石材料剪切試驗原理本次試驗采用圖317的裝置，受試材料為低碳鋼。十一、 試驗步驟（1） 測量試件受剪處直徑，取平均值，計算。（2） 安裝試件，把試件插入剪切塊孔里，調(diào)節(jié)左右對稱。（3） 調(diào)整試驗機橫梁位置，選擇適當量程。（4） 加載試驗，記下剪斷時的