Jos haluat selvittää, kuinka vahva materiaali on, yksi tapa on testata kuinka helppoa se on rikkoutua. repeämismoduuli, joka tunnetaan myös nimellä taivutuslujuus tai poikittainen murtolujuus, antaa sinulle suurimman kuormituskapasiteetin juuri ennen materiaalin rikkoutumista. Puun kaltaiselle materiaalille murtomoduulilla on sovelluksia suunnittelussa ja rakentamisessa.
Murtomoduuli on paineen tai voiman mittaus pinta-alayksikköä kohti. Tutkijat ja insinöörit käyttävät suuruusluokkaa paineeseen murtomoduulin määrittämisessä. Löydät sen ilmaistuna paskalien tai megapascalien yksikköinä sekä puntina neliötuumaa kohti tai psi.
Kun materiaalit taipuvat vasteena rasitukselle, ne puristuvat pitkin toista sivua ja venyttävät pitkin toista. Kun työnnät alaspäin esimerkiksi puupalaa, venytetty sivu laajenee vasemmalle, alas ja oikealle. Tutkijat käyttävät usein Youngin moduuli, mittaa jäykkyyttä kuvaamaan tätä vaikutusta.
Laske repeämismoduuli
Voit laskea repeämismoduulin "sigma" yhtälön avulla σr = 3Fx / yz2
kuormitusvoimalle F ja koon mitat kolmessa suunnassa, x, y ja z, materiaalista. Tässä tapauksessa kuorma on mielenkiinnon kohteena olevaan materiaaliin kohdistuva ulkoinen voima. Kuormitusvoima kohdistuu hieman maanpinnan yläpuolella olevan materiaalipalkin keskelle. Tästä kokeellisesta asennuksesta, joka tunnetaan keskipistekuormitustestinä, voit tarkkailla materiaalin muodonmuutosta vastauksena siihen kohdistettuun rasitukseen.Pidä yksiköt yhtenäisinä, kun teet tätä laskutoimitusta. Jos käytät tuumaa kuormitusvoiman mitoissa ja paunoissa, murtomoduulissa olisi paunayksiköitä neliötuumaa kohti.
Älä sekoita murtomoduulia vetolujuuteen, σTS, materiaalin kyky vastustaa rikkoutumista jännityksen alaisena. Murtomoduuli mittaa ominaispainetta, jolla materiaali on murtumassa, mutta vetolujuus edustaa materiaalin kykyä taipua ja deformoitua ennen murtumista.
Kolmen pisteen taivutustesti
Insinöörit määrittelevät materiaalin sidoslujuuden tai repeämismoduulin kolmipistetaajuustestillä. Toisin kuin keskipistekuormitustesti, tässä menetelmässä käytetään kahta erilaista voimaa palkin materiaalissa, joka jakaa sen kolmeen yhtä suureen osaan.
Kun kohdistetut voimat taivuttavat materiaalia, olipa se sitten puuta, sementtiä tai muuta ainetta, ne seuraavat lämpötilaa ja kuinka materiaalissa olevat hiukkaset jakautuvat vasteena rasitukseen. He tekevät tämän varmistaakseen, että materiaali kestää paineita sovelluksissa, kuten rakennusten perustuksissa tai muissa projekteissa.
Kun insinöörit luovat kaavioita siitä, kuinka materiaali siirtyy itseään vasteena erilaisiin voimamääriin, he tutkivat, kuinka materiaalit muuttuvat muodonmuutoksiksi. Sitten he voivat laskea Youngin moduulin ja repeämismoduulin.
Lujuuden komponentit
Sementtimatriisille tietyn tyyppinen materiaali, jota käytetään siviili-infrastruktuurissa, materiaalin muodostavat hiilikuidut, nanokuidut tai nanoputket tarjoavat rakenteellisen lujuuden. Voit käyttää näitä sementtimatriisin komponentteja haitallisen säteilyn tunnistamiseen, sähkömagneettiseen suojaamiseen ja aineiden syöpymisen estämiseen.
Näiden sementtimatriisien muodostavien komponenttien tyypistä riippuen voit tutkia niitä fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien suhteen ominaisuudet, kuten alttius lämmölle ja sähkölle, kyky johtaa virta ja kyky tallentaa tai siirtää lämpöä.
Jotkut materiaalit käyttävät raekokoisia komposiitteja nanometrin mittakaavassa. Näillä nanokomposiittipohjaisilla aineilla on taipumus olla korkeammilla kimmomoduulilla, kuinka nopeasti materiaalin rasitus muuttuu paineen alaisena. Molekyylien kemialliset järjestelyt nanomittakaavassa tarkoittavat, että näillä materiaaleilla on suurempi vetolujuus, kovuus, sitkeys ja kestävyys kulumiselle.