什么是材料的拉伸和压缩试验？

在材料力学检测实验室，拉伸试验与压缩试验是最基础、使用频率最高的两项静态力学检测项目。不管是金属板材、塑料、橡胶、复合材料，还是泡沫、混凝土、陶瓷等刚性脆性材料，研发阶段选型、来料入厂检验、成品质量验收，基本都要依靠这两项试验获取基础力学指标。很多刚接触检测的技术员容易混淆两项试验的适用范围，尤其在试样加工环节，经常出现尺寸偏差、切口缺陷，直接造成测试数据离散，报告被第三方审核驳回。

一、材料拉伸试验是什么

拉伸试验，简单理解就是把标准试样装夹在万能试验机上下夹具上，沿试样轴向施加匀速递增的拉力，直到试样发生断裂。在整个加载过程中，设备持续采集力值、位移、变形数据，绘制应力-应变曲线，以此计算材料多项关键力学性能。

通过拉伸试验可以得到：抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率、弹性模量等指标。

适用材料：金属、塑料薄膜、土工布、橡胶、电线护套、碳纤维复合材料等，多用于评估材料抵抗拉力破坏的能力，判断材料在被拉扯状态下会不会开裂、变形。

上压下压双柱试验机

二、材料压缩试验是什么

压缩试验和拉伸试验加载方向相反，将试样放置在试验机上下承压压板之间，沿轴向施加持续增大的压力，记录试样受压过程的形变、破坏载荷。部分材料受压只会发生塑性压扁，脆性材料则会直接崩裂。

压缩试验可获取：抗压强度、压缩模量、压缩屈服强度、变形等参数。

适用材料：泡沫材料、塑料、混凝土、石材、陶瓷、硬质橡胶。这类材料在实际使用中主要承受压力载荷，不适合做拉伸试验。像铸铁、混凝土这类脆性材料，抗拉能力很差，一般优先采用压缩试验评估性能。

三、拉伸试样制备要点

不同材料有对应的国标试样形状，常见分为哑铃型试样（高分子材料）、矩形板状试样（薄膜、板材）、圆形棒状试样（金属棒材）。

1. 金属拉伸试样

分为圆棒试样与扁平板材试样，分比例试样与非比例试样。比例试样标距和横截面积满足固定比例。加工时优先采用车床、铣床切削，不允许手工打磨产生过热。切削后表面不能有刀痕、划痕、微小裂纹，边缘毛刺必须打磨去除；尺寸公差严格按照GB/T 228.1控制。试样标距段不能有压痕，否则容易在缺陷位置提前断裂。

2. 塑料、橡胶哑铃试样

常规采用哑铃裁刀配合冲片机冲切制样，是橡塑行业较为常用的方式。冲切方向要注意：尽量顺着材料轧制方向裁切，避免横向纵向性能差异带来的误差。冲切边缘不能出现发白、微裂纹。很多人冲裁时用力过猛，试样切口位置产生隐性微裂，测试会在切口提前断裂，数据偏小。裁好的试样需要在恒温恒湿环境放置足够时间进行状态调节，再上机测试。

3. 薄膜、薄卷材试样

一般为长条矩形试样，使用专用薄膜裁样器裁切。试样宽度均匀，边缘光滑无缺口。薄膜很容易出现边缘微裂纹，哪怕肉眼很难发现，也会大幅降低拉伸强度。取样时要避开材料表面的折痕、气泡、污渍区域。

压缩夹具

拉伸夹具

四、压缩试样制备要点

压缩试样最核心的要求：两个承压端面必须平行、平整，保证压力垂直作用在试样轴向上，一旦端面倾斜，试样会产生附加弯矩，测试结果严重失真。

硬质塑料、泡沫试样

大多为立方体或者圆柱体，使用切割机裁切。切割后的端面需要打磨平整，去除毛刺。泡沫材料切割时刀片要锋利，防止边缘挤压变形。试样的高径比（高度和截面尺寸比值）是关键参数，比值过大，受压过程容易发生侧向失稳弯曲，试验失效。泡沫、蜂窝材料按照GB/T 8813制样。

金属、脆性固体压缩试样

金属压缩试样一般为短圆柱，两端面需要精磨，保证平行度。陶瓷、石材试样端面必须抛光，不能有崩边缺口。脆性试样一旦端面不平整，受压瞬间会偏心崩裂，无法测出真实抗压强度。

五、试样制备通用禁忌

裁切试样时，刀具钝、冲裁速度过快，造成切口隐性裂纹；

取样位置随意，直接选取有折痕、气泡、划痕的区域；

金属试样加工过热，材料局部金相组织发生改变，力学性能变化；

试样尺寸不做测量，直接上机，厚度宽度偏差超出标准公差；

高分子材料制样后跳过恒温恒湿状态调节，直接测试，受温湿度影响数据波动大。

拉伸和压缩试验，核心是模拟材料在实际服役中承受拉力或者压力的工况。很多材料同时需要做两项试验，比如结构塑料，既要测抗拉强度，也要测抗压强度。试样制备是试验的第一道关口，试样不合格，再高精度的万能试验机，也测不出可靠有效的试验数据。