材料在压缩时的力学性能分析

金属材料(如低碳钢、铸铁等)压缩试验的试件为圆柱形,高为直径的1.5 ~3 倍,高度不能太大,否则受压后容易发生弯曲变形;非金属材料(如混凝土、石料等)试件为立方块(图6.21)。

图6.21

图6.22

1)塑性材料的压缩试验

如图6.22 所示,图中虚线表示低碳钢拉伸时的σ-ε 曲线,实线为压缩时的σ-ε 曲线。比较两者,可以看出在屈服阶段以前,两曲线基本上是重合的。低碳钢的比例极限σp、弹性模量E、屈服极限σs 都与拉伸时相同。当应力超出比例极限后,试件出现显著的塑性变形,试件明显缩短,横截面增大。随着荷载的增加,试件越压越扁,但并不破坏,无法测出强度极限。因此,低碳钢压缩时的一些力学性能指标可通过拉伸试验测定,一般不需做压缩试验。

一般塑性材料都存在上述情况,但有些塑性材料压缩与拉伸时的屈服点的应力不同,如铬钢、硅合金钢,因此对这些材料还要测定其压缩时的屈服应力。

2)脆性材料(www.xing528.com)

如图6.23 所示,图中虚线表示铸铁受拉时的曲线,实线表示受压缩时的σ-ε 曲线。由图6.23 可知,铸铁压缩时的强度极限为受拉时的2 ~4 倍,延伸率也比拉伸时大。

铸铁试件将沿与轴线成45°的斜截面上发生破坏,即在最大剪应力所在斜截面上破坏,说明铸铁的抗剪强度低于抗拉压强度。

其他脆性材料(如混凝土、石料)及非金属材料的抗压强度也远高于抗拉强度。

木材是各向异性材料,其力学性能具有方向性,顺纹方向的强度要比横纹力向高得多,而且其抗拉强度高于抗压强度。图6.24 所示为松木的σ-ε 曲线。

图6.23

图6.24