Puristuslujuus on tehokas tapa mitata kuinka paljon kuormitusta pinta tai materiaali kestää. Tämäntyyppisen lujuuden testi suoritetaan kohdistamalla voimaa alaspäin esineen päälle yhdistettynä yhtä suureen ja vastakkaiseen voimaan, joka kohdistetaan ylöspäin pohjaan. Toisin sanoen, puristat sen ja määrität sitten yksinkertaisen matemaattisen kaavan avulla puristuskuorman, joka kului ennen materiaalin epäonnistumista.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Puristusjännityskaava on:
CS = F ÷ A, missä CS on puristuslujuus, F on voima tai kuormitus vikapisteessä ja A on alkuperäinen poikkileikkauspinta-ala.
Painekuormituksen testaamisen näkökohdat
Puristuslujuustesti vaatii tarkkoja mittauksia, joten puristusjännitystestin "puristus" -prosessi on suoritettava huolellisesti kontrolloiduissa olosuhteissa, mukaan lukien yhtä suuret ja vastakkaiset voimat, joita käytetään materiaalin puristamiseen sekä ylä- että yläosasta pohjassa.
Tämän vuoksi ja koska testi suoritetaan murtumiseen tai pysyvään muodonmuutokseen saakka, et testaa varsinaista rakennetta paikan päällä; sen sijaan testaisit kuutio- tai sylinterimäisen näytteen. Kuution tai sylinterin muoto varmistaa, että sinulla on tasaiset, yhdensuuntaiset pinnat ylä- ja alaosassa näytteen, ja molempien pintojen tulisi olla poikkileikkaukseltaan eli otetut suorassa kulmassa näytteen pystyakseliin nähden näyte.
Datapisteet puristusjännityskaavassa
Kun olet asettanut näytteen sopivaan laitteeseen tieteellistä "squash" -prosessia varten, sinun on otettava huomioon kaksi datapistettä. Ensimmäinen on ylittämäsi näytteen poikkileikkausala tai, toisin sanoen, vain yhden sen kasvojen pinta-ala.
Toinen mittauspiste, joka sinun on mitattava, on näytteeseen kohdistuva voima sen epäonnistumisen yhteydessä. Käytä voimaa hitaasti vikaantumiseen, joka määritellään yleensä pysyväksi muodonmuutokseksi. Toisin sanoen muodonmuutos, joka ei palaa alkuperäiseen muotoonsa puristusvoiman poistamisen jälkeen. Usein "pysyvä muodonmuutos" tapahtuu kohteen rikkoutuessa.
Vinkkejä
Jos käytät Yhdysvaltojen tavanomaisia yksikköjä, mittaa voima paunoina ja pinta-ala neliötuumina siten, että tulos on normaalissa psi-yksikössä tai puntaa / neliötuuma.
Puristuslujuuden laskeminen
Kun sinulla on nämä datapisteet - riippumatta siitä, oletko mitannut ne itse laboratoriossa vai saanut ne sanatehtävässä - voit laskea objektisi puristuslujuuden. Kaava on:
CS = F ÷ A, missä CS on puristuslujuus, F on voima tai kuormitus vikapisteessä ja A on alkuperäinen poikkileikkauspinta-ala.
Esimerkki: Sinua on pyydetty laskemaan betonisylinterin puristuslujuus. Kumpikin sylinterin poikkileikkauspinta on 6 tuumaa poikki, ja sylinteri epäonnistui 71 000 paunan voimalla. Mikä on kyseisen betoninäytteen puristuslujuus?
Voit mennä eteenpäin ja korvata voimanmittauksen, 71 000 puntaa, yhtälöösi F. Mutta älä kiirehdi ja kytke 6 tuumaa poikkileikkauspintaan, A. Sinulle on annettu sylinterin pinnan halkaisija, mutta tarvitset kyseisen pinnan pinta-alan.
Kun haluat laskea pinta-alan, muista, että ympyrän pinta-ala on πr2, missä r on ympyrän säde, joka on yhtä suuri kuin 1/2 ympyrän halkaisija. Joten halkaisijaltaan 6 tuumaa, ympyrän säde on 3 tuumaa ja sen pinta-ala on π (3)2 = 28,26 tuumaa2.
Nyt kun sinulla on nämä tiedot, yhtälösi kuuluu seuraavasti:
CS = 71000 paunaa ÷ 28.26 tuumaa2 = 2512 psi
Näytteen puristuslujuus on siis 2512 psi. Muuten tämä tarttuu betonin tavalliseen puristuslujuuteen 2500 psi asuinrakennuksissa; Kaupallisten rakenteiden betonin puristuslujuus voi olla vähintään 4000 psi.