一、試驗?zāi)康?．測定低碳鋼壓縮屈服極限ssc；2．測定灰口鑄鐵抗壓強(qiáng)度sbc；二、試驗儀器萬能材料試驗機(jī)和游標(biāo)卡尺。三、試樣標(biāo)準(zhǔn)試樣：d0h0粗短圓柱體：d0=10~25mmh0=1~3d0壓縮試驗3．觀察低碳鋼和鑄鐵在壓縮時的變形及破壞形式，并進(jìn)行比較。四、試驗原理1．測定低碳鋼壓縮屈服點sscO

FDl壓縮屈服點：拉伸試驗壓縮試驗低碳鋼在壓縮過程中，當(dāng)應(yīng)力小于屈服應(yīng)力時，其變形情況與拉伸時基本相同。當(dāng)達(dá)到屈服應(yīng)力后，試樣產(chǎn)生塑性變形，隨著壓力的繼續(xù)增加，試樣的橫截面面積不斷變大直至被壓扁。故只能測其屈服載荷Fsc。

Fsc低碳鋼壓縮試驗現(xiàn)象：塑性材料在單向壓縮軸力的作用下，只能隨著外力的加大，試件將越壓越扁（材料的滑移引起截面的迅速加大）。軸力雖然加大，應(yīng)力并不成比例增大。由于壓縮過程不存在拉伸時的塑性失穩(wěn)現(xiàn)象，壓縮作用下材料的晶格滑移將在整個試件內(nèi)普遍達(dá)到很高的水平。延性好的材料只能被壓扁，發(fā)生充分的塑性流動，而不會發(fā)生明顯的斷裂破壞。只有部分材料的試件在被充分壓扁的同時，沿其邊緣出現(xiàn)齒狀的裂痕。壓縮試驗2．測定灰口鑄鐵抗壓強(qiáng)度sbcOFDl強(qiáng)度極限：拉伸試驗Fbc壓縮試驗脆性材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線的特點：1、初始彈性階段的線性部分不明顯，其原因和拉伸時一樣。但曲線仍需要在彈性變形范圍內(nèi)，用線性擬合技術(shù)，確定最佳逼近直線，取其斜率作為材料壓縮時的彈性模量。

2、比較鑄鐵拉伸，壓縮時試件能發(fā)生明顯的一些永久變形。由于存在空穴、裂紋及相變會引起應(yīng)力集中，強(qiáng)度較小的脆相可能發(fā)生斷裂，局部宏觀裂紋可能發(fā)生擴(kuò)展、匯合。豎向界面的存在又能產(chǎn)生類似偏心壓縮的彎曲效應(yīng)，這些局部損傷會改變材料的內(nèi)部構(gòu)造，而產(chǎn)生永久變形。

3、材料的彈性極限取試驗全過程橫截面上的最大壓應(yīng)力，大約是材料拉伸時強(qiáng)度極限的四至八倍，因此，鑄鐵材料適合用來制作抗壓構(gòu)件。灰口鑄鐵壓縮試驗現(xiàn)象：tmax引起

通常脆性材料試件壓縮破壞的斷口發(fā)生與軸線成45度到55度的方向上，這恰好是單向壓縮材料的最大剪應(yīng)力方向。由此可以說材料的斷裂是由最大剪應(yīng)力引起的剪切斷裂。五、實驗步驟1、測量試件的尺寸。用游標(biāo)卡尺測量相互垂直方向的直徑各一次，取其平均值作為試件的直徑。2、檢查實驗機(jī)。估算試件拉斷所需的最大載荷，在實驗機(jī)的刻度盤上選擇適當(dāng)?shù)牧砍蹋⒄{(diào)節(jié)刻度盤指針于零點。3、將試件放在實驗機(jī)上下兩個壓頭之間，開動實驗機(jī)進(jìn)行實驗。壓縮試驗4、在壓縮過程中要注意觀察試件變形及刻度盤上指針的走動情況，并記錄必要的數(shù)據(jù)。如在均勻位移加載的低碳鋼壓縮實驗中，起先緩慢勻速走動的指針達(dá)到某時刻后，開始來回擺動，對應(yīng)指針回擺過程中的載荷的最小值，為相應(yīng)于屈服極限的屈服載荷。由于低碳鋼是越壓越扁的，所以過屈服之后將試件再壓一段時間，就可以將試件取下。此時的載荷值不用記錄。5、實驗完畢后取下試件，恢復(fù)實驗機(jī)。壓縮試驗1、低碳鋼和鑄鐵在壓縮時的力學(xué)性能有什么區(qū)別？2、分析低碳鋼和鑄鐵在壓縮時的破壞原因。壓縮試驗六、思考題一、試驗?zāi)康?．測定低碳鋼剪切屈服強(qiáng)度ts;2．測定灰口鑄鐵剪切強(qiáng)度極限tb；二、試驗儀器扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)3．分析比較低碳鋼和灰口鑄鐵兩種材料在扭轉(zhuǎn)時的破壞情況。扭轉(zhuǎn)試驗三、試樣測低碳鋼ts和灰口鑄鐵tb采用標(biāo)準(zhǔn)試樣：d0扭轉(zhuǎn)試驗圓軸扭轉(zhuǎn)時所發(fā)生的變形是各圓周線的形狀、大小和間距均未改變，僅繞軸線相對轉(zhuǎn)動；各縱向線則傾斜了同一微小角度。圓軸的橫截面在扭轉(zhuǎn)后仍保持為平面，其形狀和大小不變，半徑仍保持為直線，且相鄰兩截面間的距離不變。由材料力學(xué)我們知道圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上距圓心為ρ的任意點處的剪應(yīng)力計算公式

扭轉(zhuǎn)試驗四、試驗原理圓軸扭轉(zhuǎn)時在與截面成00或900的方向上存在最大剪應(yīng)力，且最大剪應(yīng)力產(chǎn)生在試件的外表層，其值等于由理論可知，圓軸扭轉(zhuǎn)時，其表面上任意一點都處于平面應(yīng)力狀態(tài)。沿與軸線呈450方向上的主應(yīng)力大小為：低碳鋼試樣在扭轉(zhuǎn)變形過程中，利用扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)上的自動繪圖裝置繪出的圖如圖所示

當(dāng)達(dá)到圖中A點時，Me與ψ成正比的關(guān)系開始破壞，這時，試樣表面處的切應(yīng)力達(dá)到了材料的扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力，如能測得此時相應(yīng)的外力偶矩Me

，如圖(a)所示，則扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力為(a)(b)(c)

經(jīng)過點A后，橫截面上出現(xiàn)了一個環(huán)狀的塑性區(qū)，如圖(b)所示。若材料的塑性很好，且當(dāng)塑性區(qū)擴(kuò)展到接近中心時，橫截面周邊上各點的切應(yīng)力仍未超過扭轉(zhuǎn)屈服應(yīng)力，此時的切應(yīng)力分布可簡化成圖(c)所示的情況，對應(yīng)的扭矩為由上式可以得到

低碳鋼圓試件扭轉(zhuǎn)到破壞時，因已超過屈服階段，如對材料作理想彈塑性考慮，橫截面上的剪應(yīng)力的分布趨于均勻。假設(shè)應(yīng)力均達(dá)到了破壞應(yīng)力（強(qiáng)度極限），則這時截面上應(yīng)力τb與破壞時扭矩Mnb的關(guān)系為：所以即對于鑄鐵等脆性材料在扭轉(zhuǎn)至破壞時其變形也較小，無屈服現(xiàn)象，故仍可用破壞時的扭矩Mnb代入τmax式得剪切強(qiáng)度極限為

對于低碳鋼塑性材料，其抗剪能力較差，所以扭轉(zhuǎn)時會在剪應(yīng)力最大的橫截面上被剪壞。對于鑄鐵脆性材料，其抗拉能力較差，所以扭轉(zhuǎn)時將沿著最大拉應(yīng)力面被拉斷。低碳鋼斷裂：鑄鐵斷裂：低碳鋼和鑄鐵扭轉(zhuǎn)破壞原因：五、扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)扭轉(zhuǎn)試驗在機(jī)體上有一個基本固定的夾頭，用兩平面和夾緊螺栓固定扭轉(zhuǎn)試樣的一端。基座上有一個能水平移動的電動減速裝置，其左端是一個可旋轉(zhuǎn)的夾頭，以夾持試樣的另一端。當(dāng)電動減速器轉(zhuǎn)動時，帶動活動夾頭轉(zhuǎn)動，而使試樣的一端相對于另一端發(fā)生了轉(zhuǎn)動，故試件受扭而產(chǎn)生變形。扭轉(zhuǎn)試驗控制臺活動夾頭轉(zhuǎn)動速度設(shè)置如下快速設(shè)置：速度設(shè)置開關(guān)扳于0～360°/min，表示活動夾頭轉(zhuǎn)動速度在0～360°/min的范圍內(nèi)變化，具體的速度由速度調(diào)節(jié)鈕的轉(zhuǎn)動來決定。慢速設(shè)置：速度設(shè)置開關(guān)搬于0～36°/min之間變化。具體的速度由速度調(diào)節(jié)鈕的轉(zhuǎn)動量來決定。電機(jī)開關(guān)按鈕：電機(jī)的轉(zhuǎn)動由三個按鈕決定，“正”為正轉(zhuǎn)，“反”為反轉(zhuǎn)，“?！睘椴晦D(zhuǎn)。改變電機(jī)轉(zhuǎn)向時，應(yīng)先按“停”然后再換回。六、扭轉(zhuǎn)實驗操作

1、打開試驗機(jī)電源預(yù)熱儀器，測量試樣尺寸。2、將試樣的一端安裝于活動夾頭中，并夾緊。3、慢慢移動電動減速裝置，使試樣的未夾持端移動至固定夾頭的近旁。開動電機(jī)轉(zhuǎn)動試樣，使試樣端部截面形狀轉(zhuǎn)動到與固定夾頭處的形狀正對上時就停機(jī)。推動電動減速裝置，使試樣插入固定夾頭之中，并夾緊。4、啟動電機(jī)（正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)）。低碳鋼試件在彈性范圍內(nèi)和鑄鐵試樣的全過程的變形較小，應(yīng)用較低的速度，低碳鋼試樣在塑性范圍內(nèi)應(yīng)用較高一點的速度。5、實驗中應(yīng)注意