材料压缩时的力学性能优化探究

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：图4-27 为低碳钢压缩与拉伸时的σ-ε 曲线。进入强化阶段后，两曲线逐渐分离，压缩曲线上升。由此可见，低碳钢压缩时的一些性能指标，可通过拉伸试验测得，而不必做压缩试验了。脆性材料在压缩时的力学性能与拉伸时有较大差别。表4-2几种常用材料的力学性能思考现有低碳钢和铸铁两种材料，在如图4-29 所示的简易支架结构中，AB 杆选用铸铁，AC 杆选用低碳钢是否合理？

金属材料的压缩试样一般都做成高度为直径的1.5 ～3 倍的短圆柱体，以避免试样在试验过程中因失稳而变弯。混凝土、石料等常用立方体形状的试样。图4-27 为低碳钢压缩与拉伸时的σ-ε 曲线。由图可以看出，在弹性阶段和屈服阶段两曲线是重合的，因此低碳钢压缩时的比例极限σp、弹性极限σe、弹性模量E 和屈服点σs 等都与拉伸试验的结果基本相同。进入强化阶段后，两曲线逐渐分离，压缩曲线上升。由于应力超过屈服点后，试样被越压越扁，横截面面积不断增大，因此，一般无法测出低碳钢材料的抗压强度极限。对塑性材料一般不做压缩试验。

由此可见，低碳钢压缩时的一些性能指标，可通过拉伸试验测得，而不必做压缩试验了。类似情况在一般的塑性材料中也存在。但有些材料（例如铬钼硅合金钢）在拉伸和压缩时的屈服极限并不相同，对这些材料需要做压缩试验，以确定其屈服极限。

脆性材料在压缩时的力学性能与拉伸时有较大差别。图4-28 为铸铁压缩时的σ-ε 曲线，虚线为拉伸时的σ-ε 曲线。可以看出，铸铁压缩时的σ-ε 曲线也没有直线部分，因此压缩时也只是近似地满足。铸铁压缩时的抗压强度比抗拉强度高出4 ～5 倍，塑性变形也较拉伸时明显增加，其破坏形式为沿45°左右的斜面剪断，说明试件沿最大切应力面发生错动而被剪断。对于其他脆性材料，如硅石、水泥等，其抗压能力也显著地高于抗拉能力。一般脆性材料价格较便宜，因此工程上常用脆性材料做承压构件。

pagenumber_ebook=83,pagenumber_book=74