Ако трябва да разберете колко здрав е материалът, един от начините е да тествате колко лесно се чупи. The модул на руптура, известна още като якост на огъване или напречна якост на разкъсване, ви дава максимална товароносимост точно преди да се счупи материал. За материал като дърво модулът на разрушаване има приложение в инженерството и строителството.
Модулът на разрушаване е измерване на налягане или сила на единица площ. Учените и инженерите използват редица величини за налягане при определяне на модула на разрушаване. Можете да го намерите изразено в единици паскали или мегапаскали, както и лири на квадратен инч или psi.
Докато материалите се огъват в отговор на напрежение, те се компресират по едната страна и се простират по другата. Докато натискате надолу върху парче дърво, например опънатата страна ще се разширява в посоки наляво, надолу и надясно. Изследователите често използват Модул на Йънг, мярка за скованост, за да се опише този ефект.
Изчислете модула на разрушаване
Можете да изчислите модула на разрушаване, "сигма", използвайки уравнението
σr = 3Fx / yz2 за силата на натоварване F и размери в три посоки, х, у и z, на материала. В този случай натоварването е външната сила, приложена върху интересуващия материал. Силата на натоварване се прилага към центъра на греда от материала, издигната малко над земята. От тази експериментална настройка, известна като тест за натоварване в централната точка, можете да наблюдавате деформацията на материала в отговор на напрежението, приложено към него.Поддържайте единиците си последователни, когато извършвате това изчисление. Ако използвате инчове за размерите и лири за силата на натоварване, модулът на разкъсване ще има единици лири на квадратен инч.
Уверете се, че не бъркате модула на разрушаване с якостта на опън, σTS, способността на материала да устои на счупване, когато е под напрежение. Докато модулът на разрушаване измерва специфичното налягане, при което материалът е на път да се счупи, якостта на опън представлява способността на материала да се огъва и деформира преди счупване.
Тест за огъване в три точки
Инженерите използват триточков тест за огъване при определяне на якостта на връзката или модула на разрушаване на материала. За разлика от теста за натоварване в централната точка, този метод използва две различни сили по материала на лъча, които го разделят на три равни части.
Тъй като приложените сили огъват материала, било то дърво, цимент или друго вещество, те следят температурата и как частиците в материала се разпределят в отговор на напрежението. Те правят това, за да се уверят, че материалът може да издържи на натиска в приложения като основи за сгради или други проекти.
Докато инженерите създават графики за това как материалът се измества в отговор на различни количества сила, те изучават как материалите се деформират. След това те могат да изчислят модула на Йънг и модула на разрушаване.
Компоненти на силата
За циментова матрица, вид материал, използван в гражданската инфраструктура, въглеродните влакна, нановолокна или нанотръби, които правят материала осигуряват структурна здравина. Можете да използвате тези компоненти на циментовата матрица при засичане, електромагнитно екраниране на вредни лъчения и предотвратяване на корозия на веществата.
В зависимост от вида на компонентите, които правят тези циментови матрици, можете да ги изучите за физични и химични свойства като податливост на топлина и електричество, способност за провеждане на ток и капацитет за съхранение или пренос топлина.
Някои материали използват композити с размер на зърно в нанометров мащаб. Тези вещества на основата на нанокомпозит обикновено имат по-високи стойности на модула на еластичност, колко бързо се променя напрежението върху материала, когато е под налягане. Химичното разположение на молекулите върху наномащаба означава, че тези материали имат по-голяма якост на опън, твърдост, жилавост и устойчивост на износване.