壓縮檢測

一些材料的壓縮載入與拉伸載入相比具有明顯不同的力學行為，而且在某些情況下，這些材料主要用於承載壓應力。一些典型的例子包括混凝土和建築石材。因而在工程套用中經常需要通過壓縮檢測獲得相關數據。壓縮檢測在試驗方式以及對試驗結果的分析和解釋等方面與拉伸試驗具有許多相似之處。

基本介紹

• 中文名：壓縮檢測
• 外文名：The compression test
• 目的：檢測承載壓力
• 類似檢測：拉伸檢測
• 試樣形狀：高徑比L/d為1~3的圓柱體
• 例子：混凝土和建築石材

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。

圖1

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。

圖2

圖3

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。

圖4

圖5