壓縮檢測方法
圖1所示為壓縮試驗的典型布置方式。在壓縮試驗中,所採用的均勻位移速率方式與拉伸試驗相同,當然載入方向是不同的。最為普遍採用的試樣形狀就是高徑比L/d為1~3的圓柱體。然而,有時也使用高徑比L/d高達10的圓柱試樣,採用此值的主要目的就是為了精確確定材料壓縮過程中的彈性模量。有時也使用橫截面形狀為正方形或矩形的試樣進行壓縮試驗。
選擇試樣的高度必須予以綜合考慮。如果L/d的值相對較大,則試樣容易彎曲。如果發生了彎曲,則試驗結果對於測量材料的基本壓縮力學行為就變得毫無意義了。試樣的彎曲會受到試樣幾何形狀的難以避免的小缺陷的影響,也會受到試樣在萬能試驗機上放置時的平直度的影響。例如,試樣的兩端應該幾乎是平行的,但是從來不會達到非常理想的程度。
反之,如果L/d較小,試驗結果會受到試樣兩端細節部分的影響。具體而言,當試樣被壓縮時,直徑會由於泊松效應而增加,但摩擦會阻礙試樣兩端的運動,結果導致試樣出現了鼓形。這種鼓形可以在試樣的兩端進行合適的潤滑而達到最小化。對於在壓縮過程中能夠發生很大塑性變形的材料,選擇太小的L/d值可能會導致試樣的力學行為完全受試樣的兩端所影響,結果試驗無法測出材料的基本壓縮力學行為。
考慮到L/d較小可以避免試樣彎曲,而L/d較大可以避免試樣兩端的影響,因而對於塑性材料而言,一個合理的折中方案是L/d=3。對於脆性材料而言,L/d=1.5或2是較為合適的,此時試樣兩端的影響較小。
圖2和圖3所示為不同材料壓縮試驗前後的一些例子。低碳鋼表現出了典型的塑性行為,具體而言,低碳鋼發生了很大的變形而沒有發生斷裂。但灰鑄鐵和混凝土都表現出了脆性行為。鋁合金雖然發生了很大的變形,但最終還是發生了斷裂。在壓縮過程中的斷裂,通常都發生在傾斜平面上或圓錐面上 。
壓縮檢測的特點
1、單向壓縮試驗的應力狀態軟性係數α=2,比拉伸、扭轉、彎曲的應力狀態都軟,所以主要用於拉伸時呈脆性的金屬材料力學性能測定,以顯示這類材料在塑性狀態下的力學行為(圖4)。
2、拉伸時塑性很好的材料在壓縮時只發生壓縮變形而不會斷裂(圖5)。脆性金屬材料在拉伸時產生垂直於載荷軸線的正斷,塑性變形量幾乎為零;而在壓縮時除能產生一定的塑性變形外,常沿與軸線呈45 方向產生斷裂,具有切斷特徵 。