Испытание на сжатие – это метод оценки способности материала выдерживать сжимающие нагрузки.
Данному виду испытаний подвергаются практически все материалы, используемые в различных технических решениях:
- Металлы (сталь, чугун, цветные);
- Строительные (бетон, раствор, ГСБ);
- Дерево (доска, брус, несущие балки);
- Полимеры (изделия из пластмасс);
- Бумага, картон;
- Медицинские имплантаты.
Испытания на сжатие демонстрируют, как ведут себя материалы в этих условиях. Соответственно, позволяют принять правильное решение о целесообразности применения испытываемого материала именно этой марки или класса в конструкции.
В качестве примера рассмотрим порядок проведения испытаний на сжатие металла, бетона и пластмассы. Алгоритм испытаний других материалов идентичен перечисленным.
Испытание на сжатие стали
Процесс испытаний
Подобные испытания регламентированы ГОСТ 25.503-97. Настоящий стандарт определяет методику проведения испытаний образцов для определения ряда их механических характеристик:
- Модуля упругости;
- Предела пропорциональности;
- Предела упругости;
- Физического предела текучести;
- Условного предела текучести;
- Предела прочности.
Образцы для испытаний подбираются в соответствии с рисунками 1 и 2, а также таблицы 1.
|
Тип образца |
Начальный диаметр цилиндрического образца, мм |
Начальная толщина призматического образца, мм |
Рабочая (начальная расчетная) высота образца, мм |
Определяемая характеристика |
Примечание |
|
I |
20 |
20 |
100 |
Модуль упругости, предел пропорциональности |
Рис. 1 |
|
II |
6-30 |
5-30 |
h(h0) = 3 d0 |
Предел пропорциональности, предел упругости |
|
|
III |
6; 10; 15; 20; 25; 30 |
5; 10; 15; 20; 25; 30 |
Определяют по приложению А |
Физический предел текучести, условный предел текучести. Построение кривой упрочнения до значения деформаций ɛl ≤2/3*ln h0/d0 |
|
|
IV |
6; 10; 15; 20; 25; 30 |
— |
Построение кривой упрочнения |
Рис. 2 |
Таблица 1
Аппаратура для испытаний должна быть оснащена самопишущими контрольными приборами, способными обеспечивать запись диаграмм и тензометрами. Количество испытываемых образцов – пять.
Алгоритм испытания стандартный – образец фиксируется в захватах испытательной машины МИМ, к нему прикладывается нагрузка, скорость и значение которой фиксируется КИП машины. Испытания продолжаются до разрушения образца или достижения необходимого значения прикладываемого усилия.
Образцы стали до (а) и после испытаний (б) на сжатие
После завершения испытаний производится обработка полученных значений и построение необходимых графиков и диаграмм.
Конечный результат испытаний оформляется протоколом.
Испытание на сжатие бетона
Испытываемый на сжатие образец бетона
Испытания прочности бетона на сжатие проводятся в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-2012.
Для проведения испытаний применяется оборудование, перечисленное в приложении Б настоящего стандарта (виброплощадка, испытательные машины МИМ, пресс МИП, термокамера и т. п.).
Образцы готовятся в течение 28 суток. Их форма и размеры приведены в таблице (см. табл. 2).
|
Метод |
Форма образца |
Номинальные размеры образца, мм |
|
Определение прочности на сжатие и на растяжение при раскалывании |
Куб |
Длина ребра 100, 150, 200, 250, 300 |
|
Цилиндр |
Диаметр d: 100, 150, 200, 250, 300 Высота h ≥ d |
|
|
Определение прочности на осевое растяжение |
Призма квадратного сечения |
100*100*400; 150*150*600; 200*200*800; 250*250*1000; 300*300*1200 |
|
Цилиндр |
Диаметр d: 100, 150, 200, 250, 300 Высота h ≥ 2d |
|
|
Определение прочности на растяжение при изгибе и при раскалывании |
Призма квадратного сечения |
100*100*400; 150*150*600; 200*200*800; 250*250*1000; 300*300*1200 |
Таблица 2
Испытаниям подвергаются шесть образцов.
Процесс испытания. Подготовленный образец помещается на нижнюю плиту испытательной машины МИМ (пресса МИП). Затем к нему прикладывается нагрузка до полного разрушения. Значение приложенного усилия фиксируется контрольными приборами испытательной машины. Максимальное значение приложенного усилия принимается за разрушающую нагрузку.
По завершении испытаний полученные результаты обрабатываются и оформляются протоколом.
Испытание на сжатие композитов полимерных
Испытание пластмасс
В процессе испытаний композитов на сжатие определяется модуль сжатия и прочность при сжатии. Руководящим документом на проведение испытаний является ГОСТ 33519-2015.
К испытательному оборудованию относятся:
- Испытательная машина МИМ;
- Приспособление для удержания образца в захватах машины;
- Датчики деформации;
- Термокриокамеры;
- Измерительный инструмент.
Образцы отливают в отдельных пресс-формах или вырезают из готовых изделий. На рисунке 3 представлены формы испытываемых образцов.
Рисунок 3
В испытаниях участвуют пять образцов.
Во время испытания образец фиксируется в приспособлении. После установки датчиков деформации (тензорезисторов, экстензометров) машине сообщают заданную скорость перемещения активного захвата и нагружают образец до его разрушения. КИП машины регистрируют наибольшую нагрузку, которую выдержал образец и строят диаграмму деформирования.
Далее полученные результаты обрабатываются и сводятся в протокол испытаний.
Испытания на сжатие различных материалов нашли достаточно широкое применение в машиностроении, строительной индустрии и в других областях хозяйственной деятельности.
