下面介绍低碳钢在压缩时的力学性能。将短圆柱体压缩试样置于试验机的承压平台间,并使之发生压缩变形。与拉伸试验相同,可绘出试样在试验过程的缩短量Δl与力F之间的关系曲线,称为试样的压缩图。为了使得到的曲线与所用试样的横截面面积和长度无关,同样可以将压缩图改画成σ-ε曲线,如图6-24实线所示。为了便于比较材料在拉伸和压缩时的力学性能,在图中以虚线绘出了低碳钢在拉伸时的σ-ε曲线。

由图6-24可以看出:低碳钢在压缩时的弹性模量、弹性极限和屈服极限等与拉伸时基本相同,但过了屈服极限后,曲线逐渐上升,这是因为在试验过程中,试样的长度不断缩短,横截面面积不断增大,而计算名义应力时仍采用试样的原面积。此外,试样的横截面面积越来越大,使得低碳钢试样的压缩强度σbc无法测定。

从低碳钢拉伸试验的结果可以了解其在压缩时的力学性能。多数金属都有类似低碳钢的性质,所以塑性材料压缩时,在屈服阶段以前的特征值,都可用拉伸时的特征值,只是把拉换成压而已。但也有一些金属,如铬钼硅合金钢,在拉伸和压缩时的屈服极限并不相同,因此,对这些材料需要做压缩试验,以确定其压缩屈服极限。

塑性材料的试样在压缩后的变形如图6-25所示,试样变形后呈鼓状。

图6-24

图6-25(www.daowen.com)

与塑性材料不同,脆性材料在拉伸和压缩时的力学性能有较大的区别。图6-26为铸铁在拉伸(虚线)和压缩(实线)时的σ-ε曲线,比较这两条曲线可以看出:①无论是拉伸还是压缩,铸铁的σ-ε曲线都没有明显的直线阶段,所以应力-应变关系只是近似地符合胡克定律;②铸铁在压缩时无论强度还是延伸率都比在拉伸时要大得多,因此这种材料宜用作受压构件。

铸铁试样受压破坏的情形如图6-27所示,其破坏面与轴线成35°～40°倾角。

图6-26

图6-27

思政提示

材料的力学性能不能仅通过理论分析得到,还需要进行针对性的力学性能试验才能准确获得。“纸上谈兵”讲的就是这个道理。不能仅仅通过不切实际的臆想就认为可以解决所有现实问题,而需要理论联系实际,注意在实践上下功夫,在实践中找答案,将创意和想法到现实世界中进行验证。