金属材料压缩实验
一、预习要求
1、电子万能材料试验机在实验前需进行哪些调整？如何操作?
2、简述测定低碳钢弹性模量E的方法和步骤。

3、实验时如何观察低碳钢压缩时的屈服极限？
三、材料压缩时的力学性能测定
（一）实验目的
1、测定低碳钢压缩时的屈服极限os和铸铁压缩时的强度极限Ob。

2、观察比较两种材料压缩破坏现象。

（二）实验仪器及试样
1、万能材料试验机。

2、游标卡尺。

3、压缩试样。

压缩试样通常为圆柱形，也分短、长两种
（图4a和b）。

短试样用于测定材料抗压强度, 通常规定1乞加
_3 ;长试样多用于测定钢、铜等材
d o
料的弹性常数E、卩等。

图4压缩试样
（三）实验原理
1x低碳钢压缩试验
低碳钢在压缩时的F■川曲线见图1-1。

在屈服之前，曲线与拉忡时相同. 在屈服之后的曲线，就与拉伸不同了。

在弹性范由内，加裁速率应控制在1〜10M^a/s.在
明显與性变Jg范围内.加載的应变速率应控制在（100-500） X 10-6/s之间.材料受压
屈眼时，变形继续增大，载荷保持不变或者岀现波动，如图所示。

从图中读出压缩屈服荷载P Q然后计算压缩屈服点。

% =瓷<1-1>
耳试件轴线成45°斜截而卜的剪阖力是便材料发生滑移.即屈服的原因a 由林料力学知道”无论试件截面上的正应力是拉应力还是压应力*只要大小相同，则在45°斜
載面上产生的剪应力大小都是相同的，因此％与q应是相等或相近的*
屈服过后，试件变短，横橡面积变大，F-小曲线继续上升，宜至试件被压威饼状。

因此低碳钢压缩试验不能测岀其强度极限.
2.错铁压编试验
铸扶压縮时的P-AI曲线呈非线性,见图1-2.
脆性材料受压试件的破坏是个复朵的外部施力、内部损伤破坏的力学过程。

国内外都在研讨、争论这节问题。

试件端部的受力状态与试件的破坏形式冇首密切关
系°不加任何垫片时.铸铁试件沿着与轴线成45。

-55。

方向破坏.破坏时斜面卜的剪
应力■同样的材料在剪切试验中所测得的剪切破坏极限％相当接近。

试件两端面加垫薄片（三合板〉时”其受压破坏形式和前者冇较大差舁口
抗压强度按下式计算’
(1-2)
（四）实验步骤及数据处理 1测量试样尺寸 测定试样的初始高度和直径，并记录到表
3中。

测定直径时，需在
试样中部量取
互相垂直的两个方向的数据取平均值。

2、 调整试验机 选择合适的摆锤和示力度盘，自动绘图装置上安装好纸和笔，开动油 泵电机。

3、 低碳钢压缩实验
安放试样到万能材料试验机活动平台上，注意应放在正中央。

开 动试验机送油阀，先使活动平台快速提升，当试样与上承压板将要接触时，应减少供油量， 放缓提升速度以免压缩过程过快使测试失败。

当外载荷加上后观察示力指针， 当示力指针停
顿并有回摆时说明进入屈服阶段，
记录下指针回摆的最低点读数， 此值即为对应于屈服极限
的载荷值 P s 。

当示力指针继续上升时，此时进入强化阶段，试样出现明显的变形。

变形到 一定程度后关闭送油阀打开回油阀卸去载荷，观察试样变形情况。

4、 铸铁的压缩实验
准备工作与低碳钢压缩相同。

安装好试样后打开送油阀对试样进
行压缩直到压断后卸去载荷，通过示力盘上从动指针位置读出最大载荷， 此值即为对应于强
度极限的载荷值P b 。

5、 数据处理 根据测定的试样尺寸计算出试样的横截面积，得：
材料名称 试样高度h
（mm ） 直径d 0（ mm ） 横截面积A （mm 2）
屈服载荷 P S （ KN ） 最大载荷
P b （ KN ）
1
2 均 低碳钢
19.96 15.10 15.00 15.05 177.80
—
铸铁
30.10
14.94
14.92
14.93
174.98
—
四、实验报告
1、 按表1、2和3形式记录、处理实验数据。

2、 实验结果计算应列出公式，写出步骤。

3、回答下列问题（写明题号，不必抄题） ： （1）试简述低碳钢和铸铁压缩时力学性能的异同。

（ 2）测定弹性模量 E 时为何要加初载荷并限制最高载荷？使用分级加载的目的是什 么？
（ 1）低碳钢抗压缩的能力比铸铁要低，当对低碳钢试块进行压缩实验时，受力逐渐加 大，试块随外力变形，当试块变形达到极限时，其受力也达到最大值，其受力曲线是一 条向斜上方的直线。

铸铁则不然，开始时与低碳钢受力情况基本相同，只是当铸铁试块 受力达到本身的破坏极限时，受力逐渐减小，直到试块在外力下被破坏（裂开） ，受力 为“ 0”其受力曲线与低碳钢拉伸时的受力曲线相同。

（2）1.减少误差。

2.用分级加载目的： 所求的弹性模量减少误差， 同时验证材料是否处于弹性状态， 以保 证实验结果的可靠性
低碳钢的屈服极限
P s
铸铁的强度极限
P b
A。