Annak kiderítése, hogy egy tárgy mekkora erőt képes elviselni a törés előtt, sok helyzetben hasznos, különösen a mérnökök számára. Ezt olyan kísérleti eredmények alapján kell meghatározni, amelyek lényegében azt jelentik, hogy az anyagot növekvő erőnek tesszük ki, amíg meg nem törik vagy véglegesen meg nem hajlik. De a tényleges számítások elvégzése az anyag hajlítószilárdságának meghatározása érdekében valóban kihívást jelenthet. Szerencsére, ha megfelelő információkkal rendelkezik, könnyen kezelheti a számítást.
Hajlítószilárdság-meghatározás
Hajlítószilárdság (vagy szakítási együttható) az az erő, amelyet egy tárgy megtörhet vagy tartósan deformálódhat. Ha ezt nehéz megkerülni, gondoljon egy deszkára, amelyet két végén megtámasztanak.
Ha tudni akarja, hogy milyen erős a fa, a tesztelés egyik módja az lenne, ha egyre erősebben nyomja le a deszka közepét, amíg az el nem pattan. A törés előtt a fa maximális nyomóereje hajlítószilárdsága. Ha egy másik fadarab erősebb volt, akkor nagyobb erőt támogatna, mielőtt betörne.
A hajlítószilárdság valóban megmondja az anyag maximális igénybevételét (ezért utalásokat láthat „Hajlítófeszültség” is), és ezt egységnyi területre vetítve (newtonban vagy font-erőben) (négyzetméterben vagy négyzetben kifejezve) hüvelyk).
Három- vagy négypontos tesztek
A hajlítószilárdság tesztelésére két módszer létezik, de ezek nagyon hasonlóak. Az anyag hosszú, téglalap alakú mintája a végein van megtámasztva, így középen nincs támaszték, de a végek masszívak. Ezután terhelést vagy erőt fejtünk ki a középső szakaszra, amíg az anyag meg nem szakad.
A hárompontos hajlítószilárdsági teszt, folyamatosan növekvő terhelést fejtünk ki a minta közepén, amíg törés vagy tartós hajlás nem következik be az anyagban. A hajlító próbagép egyre nagyobb mennyiségű erőt képes kifejteni, és pontosan rögzíti az erő mértékét a törés helyén.
A négypontos a hajlítási teszt nagyon hasonló, azzal a különbséggel, hogy a terhelést egyszerre két ponton fejtik ki, ismét a minta közepe felé. A legegyszerűbb kiszámítani a hajlítószilárdságot, ha az egyik terhelést vagy erőt a támaszok közötti út egyharmadával, a másodikat pedig a köztük lévő út kétharmadával fejtik ki. Tehát ebben a példában a minta középső harmadának erői lennének a két oldalán.
Hárompontos teszt hajlítószilárdság számítása
Hárompontos tesztnél a hajlítószilárdságot (a szimbólumot megadva) σ) kiszámítható:
σ = 3FL / 2wd2
Ez elsőre ijesztőnek tűnhet, de ha már tudja, mit jelentenek az egyes szimbólumok, elég egyszerű egyenlet használható.
F az alkalmazott legnagyobb erő, L a minta hossza, w a minta szélessége és d a minta mélysége. Tehát a hajlítószilárdság kiszámításához (σ), szorozza meg az erőt a minta hosszával, majd ezt szorozza meg hárommal. Ezután megszorozza a minta mélységét önmagával (vagyis négyzetre állítja), az eredményt megszorozza a minta szélességével, majd ezt megszorozza kettővel. Végül ossza el az első eredményt a másodikkal.
SI egységekben a hosszúságot, a szélességet és a mélységet méterben, az erőt newtonokban mérjük, az eredmény paszál (Pa), vagy newton / méter négyzet négyzet. A birodalmi egységekben a hosszúságot, szélességet és mélységet hüvelykben mérik, az erőt font-erőben mérik, amelynek eredménye font / négyzet hüvelyk.
Négypontos teszt hajlítószilárdság számítása
A négypontos teszt ugyanazokat a szimbólumokat használja, mint a hárompontos tesztszámítás. De azzal a feltételezéssel, hogy a két terhelést vagy erőt úgy alkalmazzák, hogy a mintát harmadokra osztják, sokkal egyszerűbbnek tűnik:
σ = FL / tömeg2
Vegye figyelembe, hogy ez pontosan megegyezik a hárompontos tesztek hajlítófeszültség-képletével, de a 3/2 tényező nélkül. Tehát egyszerűen szorozzuk meg az alkalmazott erőt a hosszúsággal, majd osszuk el ezt az anyag szélességével, szorozva annak négyzetmélységével.