Испытание материалов на сжатие

Цель работы: экспериментальное изучение поведения материалов при сжатии, определение механических характеристик для пластичных и хрупких материалов при сжатии.

1. ПОСТАНОВКА ОПЫТА

Опыт проводится при статическом сжатии образца на испытательной машине типа Р-20 (или испытательном прессе типа ИП-1).

Форма, размеры образцов (регламентируются ГОСТ 25.503-80) и дополнительные приспособления при испытании на сжатие выбирают таким образом, чтобы нагрузка прикладывалась строго по оси образца, а между торцом образца и опорными подушками было бы минимальное трение. Для этого применяют опорные подушки сферической формы и графитную смазку.

При испытании на сжатие для определения sТ малоуглеродистой стали и sВ чугуна используются цилиндрические образцы, высота которых превышает размеры поперечного сечения не более, чем в два раза. При большей высоте образца сжатие сопровождается, как правило, его искривлением, искажающим результаты испытаний.

Особенностью испытания на сжатие стального образца является наличие сил трения по контакту «Образец – плита пресса». Эти силы действуют в радиальном направлении от периферии к центру и препятствуют скольжению его при контактных слоев по поверхности плит. Возникающие в поперечном сечении образца касательные напряжения распределяются по его высоте неравномерно, уменьшаясь по мере удаления от контактной поверхности, и становятся

Рис. 9

равными нулю в поперечном сечении в середине высоты образца. Вследствие этого первоначальная цилиндрическая форма образца изменяется, и он становится бочкообразным.

Диаграмма сжатия образца из пластичного материала представлена на рис.9 (кривая 1). Первоначальный участок диаграммы представляет собой прямую пропорциональную зависимость между нагрузкой и деформацией (закон Гука). При дальнейшем сжатии образец деформируется без значительного увеличения нагрузки (материал «течет»). Текучесть при сжатии выявляется не очень отчетливо.

Затем нагрузка вновь начинает возрастать, образец непрерывно сжимается. Разрушить образец не удается, так как по мере увеличения нагрузки он все более сплющивается, и опыт прекращают. По этой диаграмме можно определить величину РТ. Образец из хрупкого материала разрушается при очень малых остаточных деформациях и для него по диаграмме рис. 9 (кривая 2) можно определить только максимальное усилие Рmax.

2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Перед испытанием производятся необходимые измерения образцов, результаты записываются в таблицу 4. Образец устанавливается вместе с приспособлением между рабочим гидроцилиндром и верхней траверсой испытательной машины. Производится предварительное нагружение с целью ликвидации зазоров в механизме машины. Затем включают гидравлическую станцию и нагружают образец.

В процессе испытания ведется наблюдение за изменением в образце и вычеркиванием диаграммы. Для пластичного образца отмечают нагрузку РТ, соответствующую пределу текучести во время кратковременной остановки стрелки силоизмерителя.

Для хрупкого образца фиксируют максимальную нагрузку Рmax. Полученные значения заносят в таблицу 4.

3. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТЫ

Испытание на сжатие производится только в специальном контейнере. Окна контейнера должны быть направлены в сторону от работающих, чтобы при хрупком разрушении образца исключить травмирование его осколками.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ И ПОДГОТОВКА ОТЧЕТА

На снятых с машины диаграммах найти начало координат и провести координатные оси Р и ∆ l.

По диаграмме пластичного образца определить РТ. По диаграмме разрушения хрупкого образца определить Рmax. Нарисовать образцы. Подсчитать характеристики прочности sТ и sВ.

При допуске, защите лабораторной работы даются ответы на нижеприведенные контрольные вопросы.

Таблица 4

Контрольные вопросы

1. Для каких целей при испытании на сжатие применяют шаровую опору?

2. Объяснить различие в поведении пластичного и хрупкого образцов при сжатии.

3. Чем объяснить появление бочкообразности образцов при сжатии?

4. В чем отличие диаграммы растяжения от диаграммы сжатия одного и того же пластичного материала?

5. В чем отличие диаграммы растяжения и сжатия одного и того же хрупкого материала?

6. В чем отличие диаграммы сжатия пластичных и хрупких материалов?

7. Какие механические характеристики можно определить при испытании пластичных материалов на сжатие?

8. Для каких материалов испытание на сжатие имеет большое практическое значение?