壓縮與彎曲實驗

1、壓縮實驗實驗?zāi)康氖煜じ叻肿硬牧蠅嚎s性能測試標準條件、測試原理及其操作；了解測試條件對測定結(jié)果的影響。實驗原理將試樣夾持在專用壓縮夾具上，對試樣施加靜態(tài)壓縮負荷，通過負荷指示器、變形指示 器以及計算機處理，測繪出試樣的壓縮負荷一變形曲線以及變形過程中的特征量如在壓縮實 驗過程中的任一時刻，試樣單位原始橫截面積所承受的壓縮負荷（壓縮應(yīng)力）、由壓縮負荷 引起的試樣高度的改變量（壓縮變形）、在壓縮實驗的負荷一變形曲線上第一次出現(xiàn)的應(yīng)變 或變形增加而負荷不增大的壓應(yīng)力值（壓縮屈服應(yīng)力）、在壓縮實驗的負荷一變形曲線的橫 坐標上，在規(guī)定的變形百分數(shù)處（如0.2%的壓縮應(yīng)變）平行于曲線的直線部分劃一直線， 取

2、直線與負荷一變形曲線交點的負荷值與試樣的原始截面積之比（壓縮偏置屈服應(yīng)力）、在 壓縮實驗過程中，試樣所承受的最大壓縮應(yīng)力（壓縮強度）、在應(yīng)力一應(yīng)變曲線的線性范圍 內(nèi)，壓縮應(yīng)力與壓縮應(yīng)變之比（壓縮模量）。原材料試樣（1）試樣形狀和尺寸試樣應(yīng)為正方柱體或矩形柱體或圓柱體，試樣各處高度相差不大于0.1mm，兩端面與主 軸必須垂直。圓柱體：直徑 100.2mm，高20 0.2mm。正方柱體：橫截面邊長100.2mm，高200.2mm。矩形柱體：截面邊長 150.2mm，100.2mm，高 200.2mm。（2）試樣所有表面均應(yīng)無可見裂紋、刮痕或其他可能影響結(jié)果的缺陷。（3）各向同性材料每組試樣至少5個

3、。（4）各向異性材料每組取10個試樣，垂直于和平行于各向異性的主軸方向各取5個試樣。本次實驗試樣采用注塑成型高密度聚乙烯彎曲大試樣。設(shè)備能以規(guī)定恒定速度移動，并具有下列各組件的實驗機均可使用。實驗機應(yīng)由國家計量部 門定期檢定。（1）壓縮夾具能準確地沿試樣軸向施加負荷，表面粗糙度為Ra0.8的硬化鋼壓板，并應(yīng)裝有自動對中 裝置（2）負荷指示器。指示試樣所承受的壓縮負荷，在規(guī)定的實驗速度內(nèi)沒有慣性滯后，指示負荷的精度為指 示值的1 %或更高。（3）變形指示器測定在實驗過程中任何時刻兩個壓板與試樣接觸面之間或試樣兩固定點之間距離的裝 置。在規(guī)定負荷速率下不應(yīng)有滯后，其精確度應(yīng)為指示值的1%或更高。（

4、4）測微計適用于測量試樣的尺寸，精度為0.01mm。實驗步驟（1）除非產(chǎn)品標準另有規(guī)定，否則試樣應(yīng)按GB2918進行狀態(tài)調(diào)節(jié)實驗。（2）沿試樣高度方向測量三處橫截面尺寸計算平均值。測量試樣高度精度到0.01mm。（3）必要時安裝變形指示器。（4）把試樣放在兩壓板之間，并使試樣中心線與兩壓板中心連線重合，確保試樣端面與壓 板表面平行。調(diào)整實驗機，使壓板表面恰好與試樣端面接觸，并把此時定為測定形變的零點。（5）根據(jù)材料的規(guī)定調(diào)整實驗速度。若沒有規(guī)定，則調(diào)整速度1 mm/min （表1中速度A2）。 易變形的材料可以采用表中給出的較高速度。表1 實驗速度項目速度mm/min公差 TOC o 1-5

5、h z 速度A1150速度A2220速度B520速度 C1020（6）開動實驗機并記錄下列各項:1）適當應(yīng)變間隔時的負荷及相應(yīng)的壓縮應(yīng)變；2）試樣破裂瞬間所承受的負荷，以牛頓為單位；3）如試樣不破裂，記錄在屈服或偏置屈服點及規(guī)定應(yīng)變值為25%時的壓縮負荷，以牛頓為 單位。數(shù)據(jù)處理（1）壓縮強度、壓縮屈服應(yīng)力、壓縮偏置屈服應(yīng)力和在規(guī)定應(yīng)變時的壓縮應(yīng)力按式（l）計 算。g p/F（1）式中。為壓縮強度、壓縮屈服應(yīng)力、壓縮偏置屈服應(yīng)力和規(guī)定應(yīng)變時的壓縮應(yīng)力，MPa ；p分別為相應(yīng)應(yīng)力或強度的負荷值，N；F試樣的原始橫截面積，mm2。（2）壓縮應(yīng)變和壓縮屈服應(yīng)力時的壓縮應(yīng)變按式（ 2）計算。=h /h

6、0（2）式中計算的應(yīng)變值；口 h試樣的原始高度的變化，mm；h0試樣的原始高度，mm。（3）壓縮模量按式（3）計算。E Dq/s（3）式中E壓縮模量，MPa；s應(yīng)力應(yīng)變曲線的線性范圍內(nèi)的任意應(yīng)力值，MPa；e與應(yīng)力應(yīng)變曲線的線性范圍內(nèi)的應(yīng)力相對應(yīng)的應(yīng)變值。（4）計算標準偏差（S），可按式（4）計算：取M位有效數(shù)字。式中 s 標準偏差；Xi單個測定值工組測定值的算術(shù)平均值；n測定個數(shù)。實驗記錄表2壓縮實驗記錄及數(shù)據(jù)處理試樣序號寬度mm厚度mm最大或何N彈性模量Mpa最大應(yīng)力Mpa111.104.244571.501084.9897.1337211.204.244834.001159.97101.

7、794310.924.244511.001149.5497.4281410.924.244423.501125.2195.5383510.904.244568.001139.0199.3087平均值11.014.24451.601131.7498.2406標準差153.2829.142.3956思考題七、結(jié)果與談?wù)搶嶒炦^程中那些因素會影響實驗結(jié)果？如何避免？答：一、試樣本身的氣泡，孔隙，雜質(zhì)以及尺寸，毛刺，飛邊，表面光潔度。打注塑時就應(yīng)該注意，選擇的材料要質(zhì)地透明，肉眼觀察不到氣泡，孔隙和雜質(zhì)，表 面光滑、平整，無氣泡、無機械損傷及無雜質(zhì)是對試樣的要求。但在制樣過程中，試樣的表 面容易出現(xiàn)磨傷

8、。鋸后在截面上產(chǎn)生的毛刺要用沙紙和銼刀磨干凈。二、試樣的中心線應(yīng)與兩壓板的中心連線重合，如果不重合，偏離很大的情況下，實 驗數(shù)據(jù)會出現(xiàn)很大的偏離，實驗的可信度會大打折扣。三、測試速度也是影響實驗結(jié)果的重要因素，實驗速度對壓縮強度也有顯著的影響， 當實驗速度很快的時候材料中的分子鏈還來不及松弛，于是材料顯示出比平時高的最大載 荷、彈性模量和最大應(yīng)力值，如果實驗速度過于緩慢，那么分子鏈由于過度松弛，會造成測 量數(shù)據(jù)偏低，結(jié)果不準確。從實驗結(jié)果分析PS的壓縮特性。答：PS這種材料是透光率最好的材料之一，它的壓縮彈性模量很大，說明了這種材料的硬 度很大，但是PS很脆，是一種需要在其中添加增韌劑的材料。

9、彎曲實驗實驗?zāi)康氖煜じ叻肿硬牧蠌澢阅軠y試標準條件、測試原理及其操作；了解測試條件對測定結(jié)果的影響。實驗原理本實驗對試樣施加靜態(tài)三點式彎曲負荷，通過壓力傳感器、負荷及變形指示器，測定試樣 在彎曲變形過程中的特征量如彎曲過程中任何時刻跨度中心處截面上的最大外層纖維正應(yīng) 力（彎曲應(yīng)力）、當撓度等于規(guī)定值時的彎曲應(yīng)力（定撓度時彎曲應(yīng)力）、在定撓度前或之 時破斷瞬間所達到的彎曲應(yīng)力（彎曲破壞應(yīng)力）、在規(guī)定撓度前或之時，負荷達到最大值時 的彎曲應(yīng)力（彎曲強度、最大負荷時的彎曲應(yīng)力）、超過定撓度時，負荷達到最大值時的彎 曲應(yīng)力（表觀彎曲強度）。原材料試樣PS 聚苯乙烯標準試樣 長為80mm，寬為100.5

10、mm，厚為40.2mm。試樣測試速度為2.00.4mm/min實驗跨度L=161d實驗溫度：20 C實驗濕度：74%實驗條件按國家標準GB9341-88，實驗條件如下：（1）實驗跨度L =161d，跨度測量準確至0.5%以內(nèi)。（2）實驗速度調(diào)節(jié)，標準試樣速度為2.00.4mm/min非標準試樣的實驗速度按下式計算：式中 V實驗速度，mm/min；Sr應(yīng)變速率，每分鐘0.01；L跨度，mm；h試樣厚度，mm。（3）規(guī)定撓度為試樣厚度的1.5倍或之前出現(xiàn)斷裂時，試樣跨度中心的底面偏離原始位置 的距離。實驗設(shè)備（1）任何一種可做彎曲實驗的設(shè)備均可使用。（2）實驗機的速度應(yīng)是恒速、可調(diào)，負荷值應(yīng)從每級

11、表盤滿量程的10%90%之間，但不小 于實驗機最大負荷的4%開始讀取，示值的允許誤差在1%之內(nèi)。電子拉力實驗機按有關(guān)規(guī) 定執(zhí)行。（3）實驗裝置 如圖所示：1 6實驗裝置示盤圖1上壓頭：2樣更座：m一壓頭半徑成成&壹米L r=2； P-窗曲負荷（4）實驗機應(yīng)備有測定變形的裝置，測量精度為0.1mm。實驗步驟（1）按GB 103979中第3、4條調(diào)節(jié)實驗環(huán)境和處理試樣。（2）測量試樣中間部分的寬度和厚度。寬度測量準確到0.05 mm，厚度測量準確到0.01 mm， 測量三點取其算術(shù)平均值。（3）根據(jù)試樣斷裂的負荷選擇負荷范圍。（4）根據(jù)厚度選擇跨度、速度和壓頭。（5）將試樣放于支座上，若一面加工的

12、試樣，將加工面朝向壓頭，壓頭與試樣應(yīng)是線接觸， 并保證與試樣寬度的接觸線垂直于試樣長度方向。（6）開動實驗機，加載并記錄下列數(shù)值：1）在規(guī)定撓度前或之時出現(xiàn)斷裂的材料，記錄斷裂彎曲負荷值；2）出現(xiàn)最大負荷時，記錄最大負荷值。3）在達到規(guī)定撓度時，不斷裂的材料測定規(guī)定撓度時的彎曲負荷值。如有特殊要求，可按要求測定超過規(guī)定撓度的彎曲負荷值，但此時按式計算的彎曲強 度稱為表觀彎曲強度。凡試樣斷裂在實驗跨度三等分中間部分以外的數(shù)值應(yīng)作廢，另補試樣實驗。試驗記錄表1彎曲實驗記錄試樣序號寬度mm厚度mm最大或何N彈性模量Mpa最大應(yīng)力Mpa110.184.24153.8503304.1284.052221

13、0.144.24152.0503269.2483.8268310.144.24149.9503241.3882.6690410.144.24155.4503222.9385.7012510.164.24157.2003311.8987.3172平均值10.1524.24153.7003219.9184.8333標準差2.83738.58171.7786結(jié)果的計算和表示（1）彎曲應(yīng)力或彎曲強度氣（公斤/厘米2）3PL式中P試樣所承受的彎曲負荷（規(guī)定撓度時的負荷、破壞負荷、最大負荷值），N；L試樣跨度，mm；b試樣寬度，mm；h試樣厚度，mm。（2）彎曲彈性模量EfEf由負荷-撓度曲線的初始部分，

14、按下式計算:*4誦F式中Ef彎曲彈性模量，MPa；L試樣跨度，mm b試樣寬度，mm； h試樣厚度，mm； P在負荷-撓度曲線的線性部分上選定點的負荷，N； Y與負荷相對應(yīng)的撓度，mm。（3）計算一組試樣的算術(shù)平均值，取三位有效數(shù)字，計算標準偏差值（S）可按下式計算：式中Xi單個測定值T組測定值的算術(shù)平均值；n測定個數(shù)。思考題為什么彎曲實驗要規(guī)定試樣的寬度，并由厚度決定？答：測試材料的彎曲應(yīng)力和強度的目的是和其他材料作比較，如果作比較的材料的前提條件 不一致，那么實驗所得的數(shù)據(jù)便沒有可比性，無法作為判斷材料誰的性質(zhì)更好的標準。當實 驗的條件和材料的前提條件（形狀尺寸、溫度和濕度等）都一樣時，實驗數(shù)據(jù)便可以用來比 較材料的性能。當材料的厚度很薄時，最大彎曲應(yīng)力很小以致實驗用機器都無法很準確的測 出來，當材料的厚度很厚時，最大彎曲應(yīng)力會顯的異常的大，可能會超出測量范圍，這時可 以適當增加材料的?？缍?、實驗速度對彎曲強度的測試結(jié)果有何影響？答：跨度增大后，由杠桿原理中力臂增加了，則最大載荷會減小，相應(yīng)的最大應(yīng)力和彈性模 量也會變小，反之就會增大；實驗速度對彎曲強度