אם אתה צריך להבין עד כמה חומר חזק, אחת הדרכים היא לבדוק כמה קל לשבור אותו. ה מודולוס של קרע, המכונה גם חוזק גמישות או חוזק קרע רוחבי, נותן לך את יכולת העומס המרבית ממש לפני שהחומר נשבר. עבור חומר כמו עץ, יש למודולוס הקרע יישומים בהנדסה ובבנייה.
מודולוס הקרע הוא מדידת לחץ, או כוח ליחידת שטח. מדענים ומהנדסים משתמשים במערך גדלים לצורך לחץ בקביעת מודולוס הקרע. אתה יכול למצוא את זה מבוטא ביחידות פסקל או מגה-פסקל כמו גם פאונד לאינץ 'מרובע, או psi.
כאשר חומרים מתכופפים בתגובה למתח הם דוחסים לצד אחד ונמתחים לאורך הצד השני. כאשר אתה דוחף מטה על פיסת עץ, למשל, הצד המתוח יתרחב בכיוונים שמאלה, מטה וימינה. חוקרים משתמשים לעתים קרובות המודול של יאנג, מידה של נוקשות, כדי לתאר אפקט זה.
חשב מודולוס של קרע
ניתן לחשב את מודול הקרע, "סיגמא", באמצעות המשוואה σר = 3Fx / yz2 לכוח העומס F ומידות גודל בשלושה כיוונים, איקס, y ו- z, של החומר. במקרה זה, העומס הוא הכוח החיצוני המופעל על חומר העניין. כוח העומס מופעל על מרכז קורת החומר המוגבה מעט מעל פני האדמה. מתוך מערך ניסיוני זה, המכונה מבחן העמסת נקודת מרכז, ניתן לצפות בעיוות החומר בתגובה למתח המופעל עליו.
שמור על יחידות עקביות בעת ביצוע חישוב זה. אם אתה משתמש בסנטימטרים עבור הממדים והקילוגרמים עבור כוח העומס, למודולוס הקרע יהיו יחידות של קילו לאינץ 'מרובע.
הקפד לא לבלבל את מודולוס הקרע עם חוזק מתיחה, σTS, יכולתו של חומר להתנגד לשבירה כאשר הוא נמצא במתח. בעוד שמודולוס הקרע מודד את הלחץ הספציפי שבו חומר עומד להישבר, חוזק המתיחה מייצג את יכולת החומר להתכופף ולהתעוות לפני השבירה.
מבחן כיפוף שלוש נקודות
מהנדסים משתמשים במבחן עיקול של שלוש נקודות לקביעת חוזק הקשר, או מודול הקרע, של חומר. בניגוד למבחן העמסת נקודת המרכז, שיטה זו משתמשת בשני כוחות שונים לאורך חומר הקורה המחלקים אותה לשלושה חלקים שווים.
כאשר הכוחות המופעלים מכופפים את החומר, בין אם זה עץ, מלט או כל חומר אחר, הם עוקבים אחר הטמפרטורה וכיצד חלקיקים בחומר מתפזרים בתגובה למתח. הם עושים זאת כדי לוודא שהחומר יכול לעמוד בלחצים ביישומים כגון יסודות לבניינים או פרויקטים אחרים.
כאשר מהנדסים יוצרים גרפים כיצד החומר עוקר את עצמו בתגובה לכמויות כוח שונות, הם בוחנים כיצד חומרים עוברים עיוות. לאחר מכן הם יכולים לחשב את המודולוס של יאנג ואת מודולוס הקרע.
רכיבי כוח
עבור מטריצת מלט, סוג חומר המשמש בתשתית אזרחית, סיבי הפחמן, סיבי הננו או צינורות הננו שגורמים לחומר לספק את הכוח המבני. אתה יכול להשתמש ברכיבים אלה של מטריצת המלט בחישה, מיגון אלקטרומגנטי של קרינה מזיקה ומניעת התאכלות של חומרים.
תלוי בסוג הרכיבים המייצרים מטריצות מלט אלה, תוכלו ללמוד אותם לפיזיקלים וכימיים מאפיינים כגון רגישות לחום וחשמל, יכולת להוביל זרם ויכולת אחסון או העברה חוֹם.
יש חומרים שמשתמשים בחומרים מרוכבים בגודל תבואה בקנה מידה ננומטר. לחומרים אלה המבוססים על ננו-קומפוזיט נוטים להיות ערכים גבוהים יותר למודול גמישות, כמה מהר מתח על החומר משתנה בעת לחץ. הסידורים הכימיים של מולקולות בקנה מידה הננו פירושם שלחומרים אלו יש חוזק מתיחה גדול יותר, קשיחות, קשיחות ועמידות בפני שחיקה.