2高分子材料压缩强度测定

实验2 高分子材料压缩强度测定
一、实验目的
1、测定高分子材料的压缩性能，确定材料的压缩强度，压缩模量，压缩应变；
2、掌握高聚物的压缩性能实验方法。

二、实验原理
本实验是在规定的实验温度、湿度、加力速度下，在试样上沿轴向方向施加静态压缩负荷，以测定高分子材料的力学性能。

压缩实验是最常见的一种力学实验，压缩性能实验测定是把试样置于万能试验机的两压板之间，并在沿试样两端面的主轴方向，以恒定速率施加一个可以测量的大小相等方向相反的力，使试样沿轴向方向缩短，而径向方向增大，产生压缩变形，直到试样破裂或变形达到预告规定的例如25%的数值为止。

施加的负荷由试验机上直接读得，并按下式计算其压缩应力：
σ= P/F
式中σ——压缩应力，MPa；
P——压缩负荷，N；
F——试样原始横截面积，mm2。

压缩屈服应力指应力—应变曲线上第一次出现应变增加而应力不增加的转折点（屈服点）对应的应力，以MPa表示。

压缩强度指在压缩试验中试样承受的最大压缩应力，以MPa表示，它不一定是试样破坏瞬间所承受的压缩应力。

定应变压缩应力指规定应变时的压缩应力，即与应变为25%时对应的应力值，以MPa表示。

试样在压缩负荷作用下高度的改变量称为压缩变形，按下式计算：
ΔH=H0-H
式中ΔH——试样的压缩形变，mm；
H0——试样原始高度，mm；
H——压缩过程中任何时刻试样的高度，mm。

试样的压缩变形除以试样原始高度为压缩应变ε，计算式如下：
ε=ΔH/ H0
式中ε——试样压缩应变；
ΔH——试样的压缩形变，mm；
H0——试样原始高度，mm；
H——压缩过程中任何时刻试样的高度，mm。

压缩模量指在应力—应变曲线的线性范围内，压缩应力与压缩应变的比值，以MPa 表示，取应力—应变直线上两点的应力差与对应的应变之比，按下式计算：
E=（σ2-σ1）/（ε2-ε1）
式中E——试样的压缩模量，MPa；
三、影响高分子材料压缩强度的因素
试样材料为聚苯乙烯（PS），试样的尺寸，试样的形状可以是正方体、矩形柱体、圆柱体、圆管，其尺寸如下所示。

试样的标准尺寸
在试样的尺寸影响中，影响压缩强度大小是试样的细长比（试样高度与试样截面的最小回转半径之比），由于试样受压时，其上下端面与试验机压板之间产生较大的摩擦力，阻碍试样上下两端面的横向变形，试样高度越小，其影响越大。

因此为减小这种摩擦力的影响，试样的高度适当高些，但又不宜过高，以避免试样在受压过程中，出现扭曲。

规定一般细长比为10，对易于出现扭曲的韧性材料降为6。

当试样两端不平行时，实验过程中将不能使试样沿轴线方向均匀受压，形成局部应力过大，而使试样过早产生裂纹和破坏，压缩强度必将下降。

为此规定试样端面各点的高度差不大于0.1mm，否则将影响测试样结果。

随着实验速度的增加，压缩强度与压缩应变值均有所增加。

实验速度在1~5mm/min之间变化较小；速度在大于10mm/min时变化较大。

因此规定压缩实验的同一试样必须在同一实验速度下进行，选用较低的实验速度进行压缩实验。

四、实验设备、用具及试样
1、电子式万能材料试验机WDT-20KN。

2、游标卡尺一把
3、标准试样3个，要求表面平整，无气泡，裂纹，分层，等缺陷。

五、实验步骤
（一）WDT-20KN电子式万能材料试验机实验步骤
1、熟悉万能试验机的结构，操作规程和注意事项。

2、用游标卡尺量样条中部左、中、右三点的高度、宽度和厚度，精确到0.02mm，取平均值。

3、实验参数设定
接通电源，启动试验机按钮，启动计算机；
双击桌面上“MCGS环境”进入系统主界面；分别点击“试验编号”、“试样设定”、“试样参数”、“测试项目”等按扭，设定参数。

设定试验编号；注意试验编号不能重复使用；
试样设定：
试验类型：压缩
横梁方向：向下
横梁速度：5 mm/min
变形测量：横梁位移
试验结束条件：当负荷降到20%（最大）时
传感器选择 ：下空间 20000N 曲线选择 ：负荷-形变；
设定试样参数：板材 宽度 厚度 高度
每批数量： 3；
测试项目：最大负荷点、变形值。

装夹试样：点击黄色三角形升降键将压板运行到适当的位置，压紧试样；
4、试验：点击负荷清零和变形清零，点击开始试验，进行压缩试验，观察压缩过程的变形特征，直到试样破裂为止，记录试验数据；
5、试验过程中，不能把手放在两压板之间，遇到紧急情况时迅速按下紧急停车按钮。

6、结果分析：点击主界面的“分析”，进入曲线分析界面，手动分析时，在分析结果区
域中用鼠标左键双可击对应的字母，然后在对应的曲线处单击，便可显示对应的数据，要想取消某一分析点，可在分析结果区域中，用鼠标左键双击对应的字母，然后双击鼠标右键即可。

（二）WDS-5电子式万能材料试验机实验步骤
1、装试样
2、设定参数 C1
SPEED ：1。

3、清零 LOAD ：000N ，PEAK ：0000N ，
POSITION ：000mm 。

4、实验 记录不同位移（POSITION ）对应的载荷（LOAD ）。

并观察试样的变化情况。

形变达到25%
5、重复步骤1-4做第二个试样。

六、实验报告要求
1、简述实验原理。

2、明确操作步骤和注意事项。

3、做好原始记录。

4、详细记录压缩过程中观察到的现象，结合学过的理论知识分析现象产生原因（包括
变形情况，表面及颜色变化，断裂情况及断面牲等）。

七、实验记录参考表格
实验名称： 实验设备名称及型号规格
八、预习要求
1、弄清实验原理；
2、了解万能试验机结构，操作规程及注意事项。

3、写好预习报告，准备记录表格。

九、实验注意事项
1、实验前要认真预习，集中精神听指导讲解，操作试验机时，认真细致，注意安全。

2、同组同学要分工协作，每人负责一项内容，有计算的要轮换。

思考题
1、试样的尺寸影响如何影响试验的结果？。