Kompressionsstyrke er en effektiv måde at måle, hvor meget belastning en overflade eller et materiale kan bære. Testen for denne slags styrke udføres ved at udøve kraft nedad på toppen af objektet, parret med en lige og modsat kraft udøvet opad på bunden. Med andre ord squasher du det - og bruger derefter en simpel matematisk formel til at bestemme den trykbelastning, det tog, før materialet mislykkedes.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Formlen til kompressionsspænding er:
CS = F ÷ A, hvor CS er trykstyrken, F er kraften eller belastningen ved svigtpunktet og EN er det indledende tværsnitsoverfladeareal.
Overvejelser ved test af kompressiv belastning
En trykstyrketest kræver præcise målinger, så "squashing" -processen for en trykstresstest skal udføres under omhyggeligt kontrollerede forhold, herunder de lige og modsatrettede kræfter, der anvendes til at komprimere materialet fra både top og bund.
På grund af dette, og fordi testen udføres til svigt eller permanent deformation, ville du ikke teste en egentlig struktur in situ; i stedet ville du teste en kubisk eller cylindrisk prøve. Terningen eller cylinderformen sikrer, at du har flade, parallelle overflader øverst og nederst på din prøven, og begge flader skal være i tværsnit - dvs. taget vinkelret på lodret akse prøve.
Datapunkter i kompressiv stressformel
Når du har indstillet din prøve i det passende apparat til din videnskabelige "squashing" -proces, skal du tage to datapunkter til efterretning. Den første er tværsnitsarealet af den prøve, du krydser, eller for at sige det på en anden måde overfladearealet på kun en af dens ansigter.
Det andet datapunkt, du skal måle, er den kraft, der anvendes på din prøve i det øjeblik, den fejler. Du anvender kraften langsomt indtil svigt, som normalt defineres som en permanent deformation. Med andre ord en deformation, der ikke vender tilbage til sin oprindelige form, når kompressionskraften er fjernet. Ofte finder den "permanente deformation" sted, når objektet går i stykker.
Tips
Hvis du bruger amerikanske sædvanlige enheder, skal du måle kraften i pund og arealet i kvadratcentimeter, så dit resultat er i standardenheden psi eller pund pr. Kvadrat tomme.
Beregning af trykstyrke
Når du har disse datapunkter - uanset om du selv har målt dem i laboratoriet eller modtaget dem i et ordproblem - kan du beregne kompressionsstyrken på dit objekt. Formlen er:
CS = F ÷ A, hvor CS er trykstyrken, F er kraften eller belastningen ved svigtpunktet og EN er det indledende tværsnitsoverfladeareal.
Eksempel: Du er blevet bedt om at beregne trykstyrken for en betoncylinder. Tværsnitsfladerne på cylinderen måler hver 6 inches på tværs, og cylinderen svigtede med 71.000 pund kraft. Hvad er trykstyrken af denne betonprøve?
Du kan gå videre og erstatte kraftmålingen, 71.000 pund, i din ligning for F. Men vær ikke hurtig og tilslut 6 inches til tværsnitsarealet, EN. Du har fået diameteren på cylinderens overflade, men hvad du har brug for, er overfladen på ansigtet.
For at beregne overfladearealet skal du huske, at arealet af en cirkel er πr2, hvor r er cirkelens radius, som er lig med 1/2 cirkelens diameter. Så med en diameter på 6 tommer er din cirkels radius 3 tommer, og dens areal er π (3)2 = 28,26 tommer2.
Nu hvor du har disse oplysninger, læser din ligning som følger:
CS = 71.000 pund ÷ 28,26 in2 = 2.512 psi
Så kompressionsstyrken på din prøve er 2.512 psi. I øvrigt passer dette ind i den almindelige trykstyrke på 2500 psi af beton til boliger; beton til kommercielle strukturer kan have en trykstyrke på 4.000 psi eller mere.