压缩负荷试验

一、定义与原理

核心目的‌

通过施加轴向压力测定材料在压缩载荷下的力学性能，包括屈服强度、抗压强度及弹性模量等，用于评估材料的抗变形和抗破坏能力。

适用于金属（如低碳钢、铸铁）、塑料、橡胶及复合材料（如汽车密封条、悬式绝缘子）等。

测试分类‌

静态压缩‌：单次加载至破坏或预定变形量，测定极限强度；

动态压缩（疲劳试验）‌：循环加载（如30Hz频率）评估材料温升及耐久性。

二、试验设备与试样

关键设备‌

万能试验机‌：配备负荷传感器（精度±1%）、压缩板（平行度误差≤0.025mm）及温控系统（恒温室用于疲劳试验）；

‌辅助装置‌：应变仪（测量形变）、数字显示屏（实时显示负荷-变形曲线）。

试样要求

形状‌：圆柱形（常见尺寸Φ25mm×50mm）或长方体（边长≤50mm）；

预处理‌：端面需抛光以减少摩擦影响，试样高度与直径比建议为2:1~3:1。

三、试验流程

静态压缩试验步骤‌

安装试样：将试样置于试验机两硬化钢板之间，确保轴线对齐（偏差≤1:1000）；

预加载：施加初始载荷（约5%预期破坏载荷）消除间隙；

加载测试：以1-5mm/min速率逐步加压至试样破坏或预定变形量，记录负荷-位移曲线；

数据分析：计算压缩屈服强度（首次载荷下降前最高应力）或抗压强度（脆性材料最大应力）。

动态疲劳试验流程‌

恒负荷循环：以30Hz频率对试样持续施压，监测温升及裂纹扩展情况；

终止条件：试样破裂或温升超过阈值（如橡胶材料温升≥50℃）。

四、关键参数与影响因素

核心性能指标‌

压缩弹性模量‌：弹性阶段应力与应变比值（如低碳钢弹性模量≈200GPa）；

压缩强度‌：铸铁抗压强度可达抗拉强度的3-4倍。

主要干扰因素‌

端面摩擦‌：未润滑试样因摩擦力抑制横向变形，导致强度虚高（误差可达10%）；

试验速率‌：速率＞10mm/min时，强度与应变值显著增加（需统一测试速度）；

试样平行度‌：两端面不平整会引起偏载，降低数据可靠性。

五、典型应用场景

‌工业领域‌

汽车部件‌：密封条压缩负荷需符合QC/T 711-2004标准（如耐压变形≤15%）；

‌电力设备‌：悬式绝缘子拉伸/压缩破坏负荷试验需模拟实际受力状态（加载至75%预期负荷后加速至破坏）；

‌压缩机验证‌：负荷试车时以空气为介质，检测系统在75%设计负荷下的稳定性5。

‌材料研发‌

塑料压缩性能测试（如PP材料抗压强度≥30MPa）指导产品结构优化；

橡胶定负荷疲劳试验（如O型圈耐久性评估）。

六、标准与规范

‌通用标准‌：ISO 604:2002（塑料压缩性能）、GB/T 7314-2017（金属室温压缩试验）；

行业专用‌：JB/T 12101-2021（汽车密封条压缩负荷试验方法）4、DL/T 1048-2023（绝缘子机械负荷试验导则）。

通过规范化的压缩负荷试验，可精准量化材料力学特性，为工程设计、质量控制及失效分析提供关键依据。