Εάν πρέπει να καταλάβετε πόσο ισχυρό είναι ένα υλικό, ένας τρόπος είναι να δοκιμάσετε πόσο εύκολο είναι να σπάσετε. ο συντελεστής ρήξης, επίσης γνωστή ως αντοχή σε κάμψη ή εγκάρσια αντοχή σε ρήξη, σας δίνει τη μέγιστη χωρητικότητα φορτίου αμέσως πριν σπάσει ένα υλικό. Για ένα υλικό όπως το ξύλο, ο συντελεστής ρήξης έχει εφαρμογές στη μηχανική και στις κατασκευές.
Ο συντελεστής ρήξης είναι μια μέτρηση της πίεσης ή της δύναμης ανά μονάδα επιφάνειας. Οι επιστήμονες και οι μηχανικοί χρησιμοποιούν μια σειρά μεγεθών για πίεση στον προσδιορισμό του συντελεστή ρήξης. Μπορείτε να το εκφράσετε σε μονάδες pascals ή megapascals, καθώς και λίρες ανά τετραγωνική ίντσα ή psi.
Καθώς τα υλικά κάμπτονται ως απόκριση στο στρες, συμπιέζονται κατά μήκος της μιας πλευράς και τεντώνονται κατά μήκος της άλλης. Καθώς πιέζετε προς τα κάτω ένα κομμάτι ξύλου, για παράδειγμα, η τεντωμένη πλευρά θα επεκταθεί προς τα αριστερά, προς τα κάτω και προς τα δεξιά. Οι ερευνητές χρησιμοποιούν συχνά Το μέτρο του Young, ένα μέτρο ακαμψίας, για να περιγράψει αυτό το αποτέλεσμα.
Υπολογίστε το συντελεστή ρήξης
Μπορείτε να υπολογίσετε τον συντελεστή ρήξης, "sigma", χρησιμοποιώντας την εξίσωση σρ = 3Fx / yz2 για τη δύναμη φορτίου φά και διαστάσεις μεγέθους σε τρεις κατευθύνσεις, Χ, ε και z, του υλικού. Σε αυτήν την περίπτωση, το φορτίο είναι η εξωτερική δύναμη που ασκείται στο υλικό ενδιαφέροντος. Η δύναμη φορτίου εφαρμόζεται στο κέντρο μιας δέσμης του υλικού που ανυψώνεται ελαφρώς πάνω από το έδαφος. Από αυτήν την πειραματική ρύθμιση, γνωστή ως δοκιμή φόρτωσης κεντρικού σημείου, μπορείτε να παρατηρήσετε την παραμόρφωση του υλικού ως απόκριση στην πίεση που ασκείται σε αυτό.
Διατηρήστε τις μονάδες σας συνεπείς κατά την εκτέλεση αυτού του υπολογισμού. Εάν χρησιμοποιείτε ίντσες για τις διαστάσεις και λίρες για τη δύναμη φόρτωσης, ο συντελεστής ρήξης θα έχει μονάδες λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα.
Φροντίστε να μην συγχέετε το συντελεστή ρήξης με αντοχή εφελκυσμού, σTS, την ικανότητα ενός υλικού να αντιστέκεται στο σπάσιμο όταν είναι υπό ένταση. Ενώ ο συντελεστής ρήξης μετρά την ειδική πίεση στην οποία ένα υλικό πρόκειται να σπάσει, η αντοχή εφελκυσμού αντιπροσωπεύει την ικανότητα του υλικού να κάμπτεται και να παραμορφώνεται πριν σπάσει.
Δοκιμή κάμψης τριών σημείων
Οι μηχανικοί χρησιμοποιούν μια δοκιμή κάμψης τριών σημείων για τον προσδιορισμό της αντοχής του δεσμού ή του συντελεστή ρήξης ενός υλικού. Σε αντίθεση με το τεστ κεντρικού σημείου φόρτωσης, αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί δύο διαφορετικές δυνάμεις κατά μήκος του υλικού της δέσμης που το διαιρούν σε τρία ίσα μέρη.
Καθώς οι ασκούμενες δυνάμεις λυγίζουν το υλικό, είτε πρόκειται για ξύλο, τσιμέντο ή οποιαδήποτε άλλη ουσία, παρακολουθούν τη θερμοκρασία και τον τρόπο με τον οποίο τα σωματίδια στο υλικό κατανέμονται σε απόκριση στο στρες. Αυτό το κάνουν για να διασφαλίσουν ότι το υλικό μπορεί να αντέξει τις πιέσεις σε εφαρμογές όπως θεμέλια για κτίρια ή άλλα έργα.
Καθώς οι μηχανικοί δημιουργούν γραφήματα για το πώς το υλικό μετατοπίζεται σε απόκριση σε διαφορετικές ποσότητες δύναμης, μελετούν πώς τα υλικά υφίστανται παραμόρφωση. Στη συνέχεια, μπορούν να υπολογίσουν το συντελεστή και τον συντελεστή ρήξης του Young.
Συστατικά της Δύναμης
Για μια μήτρα τσιμέντου, ένας τύπος υλικού που χρησιμοποιείται σε πολιτικές υποδομές, οι ίνες άνθρακα, οι νανοΐνες ή οι νανοσωλήνες που κάνουν το υλικό να παρέχει τη δομική αντοχή. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτά τα συστατικά της μήτρας τσιμέντου για την ανίχνευση, την ηλεκτρομαγνητική θωράκιση της επιβλαβούς ακτινοβολίας και την αποτροπή διάβρωσης των ουσιών.
Ανάλογα με τον τύπο των συστατικών που κατασκευάζουν αυτούς τους πίνακες τσιμέντου, μπορείτε να τα μελετήσετε για φυσικά και χημικά ιδιότητες όπως η ευαισθησία στη θερμότητα και τον ηλεκτρισμό, ικανότητα αγωγής ρεύματος και ικανότητα αποθήκευσης ή μεταφοράς θερμότητα.
Ορισμένα υλικά χρησιμοποιούν σύνθετα μεγέθους κόκκων σε κλίμακα νανομέτρων. Αυτές οι ουσίες με βάση τα νανοσύνθετα τείνουν να έχουν υψηλότερες τιμές για τον συντελεστή ελαστικότητας, πόσο γρήγορα αλλάζει η πίεση στο υλικό όταν βρίσκεται υπό πίεση. Οι χημικές διευθετήσεις των μορίων στη νανοκλίμακα σημαίνουν ότι αυτά τα υλικά έχουν μεγαλύτερες αντοχές εφελκυσμού, σκληρότητα, ανθεκτικότητα και αντοχή στη φθορά.