Zjištění, kolik síly může objekt tolerovat před rozbitím, se hodí v mnoha situacích, zejména pro inženýry. To musí být stanoveno na základě experimentálních výsledků, které v podstatě zahrnují vystavení materiálu rostoucímu množství síly, dokud se nerozbije nebo trvale neohne. Ale provádění skutečných výpočtů pro zjištění pevnosti v ohybu materiálu se může zdát opravdu náročné. Naštěstí, pokud máte po ruce správné informace, můžete výpočet snadno vyřešit.
Definice pevnosti v ohybu
Pevnost v ohybu (nebo modul lomu) je velikost síly, kterou může objekt vyvinout, aniž by se zlomil nebo trvale deformoval. Pokud je obtížné sehnat hlavu, přemýšlejte o dřevěném prkně podepřeném na dvou koncích.
Pokud chcete vědět, jak silné je dřevo, jedním ze způsobů, jak to otestovat, by bylo silněji a silněji tlačit dolů na střed prkna, dokud nezaskočí. Maximální tlačná síla, kterou dřevo vydrželo před zlomením, je jeho pevnost v ohybu. Pokud by byl jiný kus dřeva silnější, podporoval by větší sílu před rozbitím.
Pevnost v ohybu vám opravdu řekne maximální míru namáhání materiálu (takže můžete vidět odkazy na „Ohybové napětí“) a uvádí se jako síla (v newtonech nebo librách) na jednotku plochy (v metrech čtverečních nebo čtverečních palce).
Tříbodové nebo čtyřbodové zkoušky
Existují dvě metody testování pevnosti v ohybu, ale jsou si velmi podobné. Na jeho koncích je podepřen dlouhý obdélníkový vzorek materiálu, takže uprostřed není žádná podpora, ale konce jsou pevné. Poté se na střední část aplikuje zatížení nebo síla, dokud se materiál nerozlomí.
Pro tříbodový při zkoušce pevnosti v ohybu se na vzorek neustále aplikuje rostoucí zatížení, dokud nedojde k přetržení nebo trvalému ohybu materiálu. Zkušební stroj ohybu může aplikovat rostoucí množství síly a přesně zaznamenat velikost síly v bodě zlomu.
A čtyřbodový zkouška ohybem je velmi podobná, kromě toho, že zatížení působí současně ve dvou bodech, opět směrem ke středu vzorku. Nejjednodušší je vypočítat pevnost v ohybu, když je jedno zatížení nebo síla aplikováno ve třetině cesty mezi podpěrami a druhá je aplikována ve dvou třetinách cesty mezi nimi. V tomto příkladu by tedy střední třetina vzorku měla síly působící na obě jeho strany.
Tříbodový test Výpočet pevnosti v ohybu
U tříbodového testu je pevnost v ohybu (označena symbolem σ) lze vypočítat pomocí:
σ = 3FL / 2wd2
Zpočátku to může vypadat strašidelně, ale jakmile víte, co každý symbol znamená, je to docela jednoduchá rovnice.
F znamená maximální aplikovanou sílu, L je délka vzorku, w je šířka vzorku a d je hloubka vzorku. Takže pro výpočet pevnosti v ohybu (σ), vynásobte sílu délkou vzorku a poté ji vynásobte třemi. Poté vynásobte hloubku vzorku samostatně (tj. Umocněte jej), výsledek vynásobte šířkou vzorku a poté vynásobte dvěma. Nakonec vydělte první výsledek druhým.
V jednotkách SI budou délky, šířky a hloubky měřeny v metrech, zatímco síla bude měřena v newtonech, s výsledkem v pascalech (Pa) nebo newtonech na metr na druhou. V imperiálních jednotkách budou délky, šířky a hloubky měřeny v palcích a síla bude měřena v librách - síla, s výsledkem v librách na čtvereční palec.
Čtyřbodový test Výpočet pevnosti v ohybu
Čtyřbodový test používá stejné symboly jako výpočet tříbodového testu. Ale za předpokladu, že jsou aplikována dvě zatížení nebo síly, takže rozdělují vzorek na třetiny, vypadá to mnohem jednodušší:
σ = FL / hm2
Všimněte si, že je to přesně stejné jako vzorec napětí v ohybu pro tříbodové testy, ale bez faktoru 3/2. Jednoduše tedy vynásobte použitou sílu délkou a poté ji vydělte šířkou materiálu vynásobenou jeho druhou hranou.