Otkrivanje kolike sile objekt može podnijeti prije loma dobro dođe u mnogim situacijama, posebno inženjerima. To se mora utvrditi na temelju eksperimentalnih rezultata, koji u osnovi uključuju izlaganje materijala sve većim količinama sile dok se ne slomi ili trajno ne savije. Ali izvođenje stvarnih izračuna za utvrđivanje čvrstoće materijala na savijanje može se činiti doista izazovnim. Srećom, pod uvjetom da imate pri ruci prave informacije, lako se možete nositi s izračunom.
Definicija čvrstoće na savijanje
Čvrstoća na savijanje (ili modul puknuća) je količina sile koju objekt može podnijeti bez lomljenja ili trajne deformacije. Ako je ovo teško zaobići glavu, razmislite o dasci od drveta koja je poduprta na dva kraja.
Ako želite znati koliko je drvo čvrsto, jedan od načina da ga testirate bio bi potiskivanje sve jačeg i jačeg središta daske dok ne pukne. Maksimalna sila potiskivanja koju bi drvo moglo podnijeti prije loma je njegova čvrstoća na savijanje. Da je drugi komad drveta jači, podržavao bi veću silu prije loma.
Čvrstoća na savijanje zaista vam govori o maksimalnoj količini stresa koji materijal može podnijeti (pa ćete možda vidjeti reference na "Naprezanje savijanja"), a navodi se kao sila (u njutnima ili funtama-sila) po jedinici površine (u kvadratima ili kvadratima metra) inča).
Ispitivanja u tri ili četiri točke
Postoje dvije metode ispitivanja čvrstoće na savijanje, ali vrlo su slične. Na krajevima je poduprt dugačak pravokutni uzorak materijala, tako da u sredini nema nosača, ali krajevi su čvrsti. Tada se na srednji presjek primjenjuje opterećenje ili sila dok se materijal ne slomi.
Za tri boda ispitivanje čvrstoće na savijanje, stalno se povećava opterećenje u središtu uzorka dok ne dođe do pucanja ili trajnog savijanja u materijalu. Stroj za ispitivanje savijanja može primijeniti sve veće količine sile i precizno zabilježiti količinu sile na mjestu loma.
A četiri točke test savijanja vrlo je sličan, osim što se opterećenje primjenjuje istovremeno u dvije točke, opet prema središtu uzorka. Najlakše je izračunati čvrstoću na savijanje kada se jedno opterećenje ili sila primijeni na trećini puta između nosača, a drugo na dvije trećine puta između njih. Dakle, u ovom primjeru srednja trećina uzorka imala bi sile primijenjene na obje njegove strane.
Izračun čvrstoće na savijanje u tri točke ispitivanja
Za ispitivanje u tri točke, čvrstoća na savijanje (dana simbol σ) može se izračunati pomoću:
σ = 3FL / 2wd2
Ovo bi u početku moglo izgledati zastrašujuće, ali kad znate što svaki simbol znači, prilično je jednostavna jednadžba za upotrebu.
F znači maksimalna primijenjena sila, L je duljina uzorka, w je širina uzorka i d je dubina uzorka. Dakle, za izračunavanje čvrstoće na savijanje (σ), pomnožite silu s duljinom uzorka, a zatim pomnožite s tri. Zatim pomnožite dubinu uzorka za sebe (tj. Izravnajte je), pomnožite rezultat sa širinom uzorka i zatim pomnožite s dva. Konačno, podijelite prvi rezultat s drugim.
U SI jedinicama duljine, širine i dubine mjerit će se u metrima, dok će se sila mjeriti u njutnima, što će rezultirati paskalima (Pa) ili njutnima po metru u kvadratu. U carskim jedinicama će se duljine, širine i dubine mjeriti u inčima, a sila u funtama-sili, što će rezultirati u funtama po kvadratnom inču.
Izračun čvrstoće na savijanje u četiri točke ispitivanja
Test s četiri točke koristi iste simbole kao i izračun testa s tri točke. No, uz pretpostavku da se dva opterećenja ili sile primjenjuju pa razdvajaju uzorak na trećine, izgleda mnogo jednostavnije:
σ = FL / wd2
Imajte na umu da je ovo potpuno isto kao i formula naprezanja savijanja za ispitivanja u tri točke, ali bez faktora 3/2. Dakle, jednostavno pomnožite primijenjenu silu s duljinom, a zatim podijelite to sa širinom materijala pomnoženom s njegovom kvadratnom dubinom.