Zawartość
- Definicja wytrzymałości na zginanie
- Testy trzypunktowe lub czteropunktowe
- Trzypunktowe obliczenie wytrzymałości na zginanie
- Czteropunktowe obliczenie wytrzymałości na zginanie
Sprawdzanie, ile siły obiekt może tolerować przed rozbiciem, przydaje się w wielu sytuacjach, szczególnie dla inżynierów. Należy to ustalić na podstawie wyników eksperymentalnych, które zasadniczo polegają na wystawieniu materiału na rosnące siły, aż do jego pęknięcia lub trwałego zgięcia. Ale wykonywanie faktycznych obliczeń w celu obliczenia wytrzymałości materiału na zginanie może wydawać się naprawdę trudne. Na szczęście, pod warunkiem, że masz odpowiednie informacje, możesz łatwo rozwiązać obliczenia.
Definicja wytrzymałości na zginanie
Wytrzymałość na zginanie (lub moduł zerwania) to ilość siły, jaką obiekt może przyjąć bez złamania lub trwałego odkształcenia. Jeśli trudno jest rozejrzeć się po głowie, pomyśl o drewnianej desce wspartej na dwóch końcach. Jeśli chcesz wiedzieć, jak mocne jest drewno, jednym ze sposobów na przetestowanie byłoby mocniejsze dociśnięcie środka deski, aż pęknie. Maksymalna siła pchania, jaką może wytrzymać przed pęknięciem, to wytrzymałość drewna na zginanie. Jeśli inny kawałek drewna byłby silniejszy, przed rozbiciem utrzymywałby większą siłę.
Wytrzymałość na zginanie naprawdę mówi ci o maksymalnym naprężeniu, jakie może znieść materiał (więc możesz zobaczyć też odniesienia do „naprężenia przy zginaniu”), i jest podawana jako siła (w niutonach lub funtach-siła) na jednostkę powierzchni (w metrach do kwadratu lub cale kwadratowe).
Testy trzypunktowe lub czteropunktowe
Istnieją dwie metody testowania wytrzymałości na zginanie, ale są one bardzo podobne. Długa prostokątna próbka materiału jest podparta na jej końcach, więc nie ma podparcia na środku, ale końce są mocne. Następnie do sekcji środkowej przykładane jest obciążenie lub siła, aż do zerwania materiału.
W przypadku trzypunktowego testu zginania stale zwiększające się obciążenie przykłada się do środka próbki, aż do momentu pęknięcia lub trwałego zgięcia materiału. Maszyna do prób zginania może przykładać coraz większe siły i precyzyjnie rejestrować siłę w punkcie zerwania.
Czteropunktowy test zginania jest bardzo podobny, z tym wyjątkiem, że obciążenie przykłada się w dwóch punktach jednocześnie, ponownie w kierunku środka próbki. Najłatwiej jest obliczyć wytrzymałość na zginanie, gdy jedno obciążenie lub siła zostanie przyłożona jedną trzecią drogi między podporami, a druga zostanie przyłożona dwie trzecie drogi między nimi. Tak więc w tym przykładzie środkowa jedna trzecia próbki miałaby siły przyłożone po obu jej stronach.
Trzypunktowe obliczenie wytrzymałości na zginanie
W przypadku testu trzypunktowego wytrzymałość na zginanie (podany symbol σ) można obliczyć za pomocą:
σ = 3FL / 2wd2
Na początku może to wyglądać przerażająco, ale kiedy wiesz, co oznacza każdy symbol, możesz użyć dość prostego równania.
fa oznacza maksymalną przyłożoną siłę, L. jest długością próbki, w to szerokość próbki i re jest głębokością próbki. Aby obliczyć wytrzymałość na zginanie (σ), pomnóż siłę przez długość próbki, a następnie pomnóż ją przez trzy. Następnie pomnóż głębokość próbki samodzielnie (tj. Wyrównaj ją), pomnóż wynik przez szerokość próbki, a następnie pomnóż to przez dwa. Na koniec podziel pierwszy wynik przez drugi.
W jednostkach SI długości, szerokości i głębokości będą mierzone w metrach, podczas gdy siła będzie mierzona w niutonach, z wynikiem w paskalach (Pa) lub niutonach na metr kwadratowy. W jednostkach imperialnych długości, szerokości i głębokości będą mierzone w calach, a siła będzie mierzona w funtach-sile, z wynikiem w funtach na cal kwadratowy.
Czteropunktowe obliczenie wytrzymałości na zginanie
Test czteropunktowy wykorzystuje te same symbole, co obliczenie testu trzypunktowego.Ale przy założeniu, że dwa obciążenia lub siły zostaną przyłożone, aby podzielić próbkę na trzy części, wygląda to na znacznie prostsze:
σ = FL / wd2
Zauważ, że jest to dokładnie to samo, co wzór na testy trzypunktowe, ale bez współczynnika 3/2. Po prostu pomnóż siłę przyłożoną przez długość, a następnie podziel ją przez szerokość materiału pomnożoną przez jego głębokość do kwadratu.