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材料压缩下的力学性能分析

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:试验结果表明,低碳钢压缩时的弹性模量E、屈服极限σs都与拉伸时大致相同。但是可以从拉伸试验测定低碳钢压缩时的主要力学性能,所以对于低碳钢,通常不一定要进行压缩试验。图3.20图3.21脆性材料在压缩时的力学性能与拉伸时有较大的差别。其他脆性材料,如混凝土、石料等,抗压强度也远高于抗拉强度。混凝土的弹性模量规定以σ=0.4σb时的割线斜率来确定。表3.1常用材料的主要力学性能

材料压缩下的力学性能分析

金属材料压缩试样,一般做成短圆柱体,以免被压弯。试样高度一般为直径的1.5~3倍。混凝土、石料等则制成立方体的试块。

低碳钢压缩时的应力—应变曲线如图3.20所示。试验结果表明,低碳钢压缩时的弹性模量E、屈服极限σs都与拉伸时大致相同。屈服阶段以后,试样越压越扁,横截面面积不断增大,抗压能力也继续提高,因而得不到压缩时的强度极限。但是可以从拉伸试验测定低碳钢压缩时的主要力学性能,所以对于低碳钢,通常不一定要进行压缩试验。

图3.20

图3.21

脆性材料在压缩时的力学性能与拉伸时有较大的差别。图3.21为铸铁压缩时的σ—ε曲线。试样仍然在较小变形时突然破坏,破坏断面的法线与轴线大致成45°~55°的倾角,表明试样沿斜截面因相对错动而破坏。铸铁的抗压强度极限比它的抗拉强度极限高达4~5倍。其他脆性材料,如混凝土、石料等,抗压强度也远高于抗拉强度。

图3.22(a)是混凝土压缩时的σ—ε曲线。在加载初期有很短的直线段,以后明显弯曲,在变形不大的情况下突然断裂。混凝土的弹性模量规定以σ=0.4σb时的割线斜率来确定。混凝土在压缩试验中的破坏形式,与两端压板和试块的接触面的润滑条件有关。当润滑不好、两端面的摩阻力较大时,压坏后呈两个对接的接锥体[图3.22(b)];当润滑较好、摩阻力较小时则沿纵向开裂[图3.22(c)]。两种破坏形式所对应的压缩强度也有差异。因此,在这类材料的压缩试验中还规定其端部条件,这样所得的压缩强度才能作为衡量材料强度的一种比较性指标。(www.xing528.com)

图3.22

混凝土的拉伸强度很小,约为压缩强度的1/20~1/5,故在用作弯曲构件时,其受拉部分一般用钢筋来加强(称为钢筋混凝土),在计算时就不考虑混凝土的拉伸强度。

所以,脆性材料宜于作为抗压构件的材料,其压缩试验也比拉伸试验更为重要。

表3.1中列出了几种常用材料在常温、静载下的主要力学性能。

表3.1 常用材料的主要力学性能

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