Разберете колко сила може да понесе даден обект, преди да се счупи, е полезно в много ситуации, особено за инженерите. Това трябва да се определи въз основа на експериментални резултати, които по същество включват излагане на материала на нарастващи количества сила, докато се счупи или трайно се огъне. Но извършването на действителните изчисления за определяне на якостта на огъване на материала може да изглежда наистина предизвикателно. За щастие, при условие че разполагате с правилната информация, можете лесно да се справите с изчислението.
Определение на якостта на огъване
Якост на огъване (или модул на руптура) е количеството сила, която обектът може да поеме, без да се счупи или трайно да се деформира. Ако това ви е трудно да си обърнете главата, помислете за дъска от дърво, подпряна в два края.
Ако искате да знаете колко е здраво дървото, един от начините да го изпробвате е да натискате по-силно и по-силно в центъра на дъската, докато щракне. Максималната сила на натиск, която дървото може да издържи преди счупване, е неговата якост на огъване. Ако друго парче дърво беше по-силно, то щеше да поддържа по-голяма сила, преди да се счупи.
Силата на огъване наистина ви казва максималното напрежение, което може да понесе материалът (така че може да видите препратки към „Напрежение при огъване“) и се цитира като сила (в нютони или лири сила) на единица площ (в метри на квадрат или квадрат инча).
Тестове с три точки или четири точки
Има два метода за тестване на якост на огъване, но те са много сходни. Дълга правоъгълна проба от материала се поддържа в краищата му, така че в средата няма опора, но краищата са здрави. След това върху средния участък се прилага товар или сила, докато материалът се счупи.
За три точки изпитване на якост на огъване, непрекъснато нарастващо натоварване се прилага в центъра на пробата, докато има счупване или трайно огъване в материала. Машината за изпитване на огъване може да прилага нарастващи количества сила и точно да записва количеството сила в точката на счупване.
A четири точки изпитването на огъване е много подобно, освен че натоварването се прилага едновременно в две точки, отново към центъра на пробата. Най-лесно е да се изчисли якостта на огъване, когато едно натоварване или сила е приложена една трета от пътя между опорите, а втората е приложена на две трети от пътя между тях. Така че в този пример средната трета на пробата би имала сили, приложени от двете й страни.
Изчисляване на якостта на огъване при три точки
За триточково изпитване, якостта на огъване (като се има предвид символът σ) може да се изчисли, като се използва:
σ = 3FL / 2wd2
Отначало това може да изглежда страшно, но след като разберете какво означава всеки символ, това е доста просто уравнение за използване.
F означава максималната приложена сила, L е дължината на пробата, w е ширината на пробата и д е дълбочината на пробата. Така че за изчисляване на якостта на огъване (σ), умножете силата по дължината на пробата и след това умножете по три. След това умножете дълбочината на пробата по себе си (т.е. да я изравните на квадрат), умножете резултата по ширината на пробата и след това умножете по две. Накрая разделете първия резултат на втория.
В SI единици дължините, ширините и дълбочините ще се измерват в метри, докато силата ще се измерва в нютони, с резултат в паскали (Pa) или нютони на метър на квадрат. В имперските единици дължините, ширините и дълбочините ще се измерват в инчове, а силата ще се измерва в лири сила, с резултат в лири на квадратен инч.
Изчисляване на якостта на огъване при четири точки
Тестът с четири точки използва същите символи като изчислението на теста с три точки. Но с предположението, че двете натоварвания или сили са приложени, така че те разделят пробата на трети, изглежда много по-просто:
σ = FL / wd2
Имайте предвид, че това е точно същото като формулата на огъване при огъване за триточкови тестове, но без коефициент 3/2. Така че просто умножете приложената сила по дължината и след това я разделете на ширината на материала, умножена по дълбочината му на квадрат.