물체가 깨지기 전에 얼마나 많은 힘을 견딜 수 있는지 알아내는 것은 특히 엔지니어에게 많은 상황에서 유용합니다. 이것은 본질적으로 재료가 파손되거나 영구적으로 구부러 질 때까지 증가하는 힘에 재료를 노출시키는 실험 결과를 기반으로 결정되어야합니다. 그러나 재료의 굽힘 강도를 계산하기 위해 실제 계산을 수행하는 것은 정말 어려울 수 있습니다. 운 좋게도 적절한 정보가 있으면 계산을 쉽게 처리 할 수 있습니다.
굽힘 강도 정의
굽힘 강도 (또는 파열 계수)는 물체가 파손되거나 영구적으로 변형되지 않고 견딜 수있는 힘의 양입니다. 머리를 돌리기가 어렵다면 양쪽 끝을 받쳐주는 나무 판자를 생각해보십시오.
나무가 얼마나 강한 지 알고 싶다면 나무를 테스트하는 한 가지 방법은 판자가 부러 질 때까지 판자 중앙을 더 세게 누르는 것입니다. 목재가 깨지기 전에 견딜 수있는 최대 미는 힘은 굽힘 강도입니다. 다른 나무 조각이 더 강하면 부서지기 전에 더 큰 힘을 지탱할 것입니다.
굽힘 강도는 실제로 재료가받을 수있는 최대 응력을 알려줍니다. "굴곡 응력"도) 단위 면적당 힘 (뉴턴 또는 파운드 힘)으로 인용됩니다 (미터 제곱 또는 제곱 신장).
3 점 또는 4 점 테스트
굽힘 강도를 테스트하는 방법에는 두 가지가 있지만 매우 유사합니다. 재료의 긴 직사각형 샘플이 끝에서지지되므로 중간에는 지지대가 없지만 끝은 튼튼합니다. 그런 다음 재료가 파손될 때까지 중간 부분에 하중 또는 힘이 가해집니다.
에 대한 3 점 굽힘 강도 테스트, 재료가 파손되거나 영구적으로 휘어 질 때까지 샘플 중앙에 지속적으로 증가하는 하중이 적용됩니다. 굴곡 시험기는 증가하는 힘을 가할 수 있고 파단 지점에서 힘의 양을 정확하게 기록 할 수 있습니다.
ㅏ 4 점 굽힘 테스트는 하중이 동시에 두 지점에 적용된다는 점을 제외하면 매우 유사합니다. 하나의 하중 또는 힘이 지지대 사이의 1/3에 적용되고 두 번째는 지지대 사이의 2/3에 적용될 때 굽힘 강도를 계산하는 것이 가장 쉽습니다. 따라서이 예에서 샘플의 중간 1/3은 양쪽에 힘이 가해집니다.
3 점 시험 굴곡 강도 계산
3 점 테스트의 경우 굽힘 강도 (기호 σ)는 다음을 사용하여 계산할 수 있습니다.
σ = 3FL / 2WD2
처음에는 무섭게 보일 수 있지만 각 기호가 의미하는 바를 알게되면 사용하기에 매우 간단한 방정식입니다.
에프 적용된 최대 힘을 의미합니다. 엘 샘플의 길이, w 샘플의 너비이고 디 샘플의 깊이입니다. 따라서 굽힘 강도 (σ), 힘에 샘플의 길이를 곱한 다음 여기에 3을 곱합니다. 그런 다음 샘플의 깊이에 자체를 곱하고 (즉, 제곱) 결과에 샘플의 너비를 곱한 다음 여기에 2를 곱합니다. 마지막으로 첫 번째 결과를 두 번째 결과로 나눕니다.
SI 단위에서 길이, 너비 및 깊이는 미터 단위로 측정되고 힘은 뉴턴 단위로 측정되며 결과적으로 파스칼 (Pa) 또는 제곱미터 당 뉴턴이됩니다. 영국식 단위에서 길이, 너비 및 깊이는 인치로 측정되고 힘은 파운드 힘으로 측정되며 결과는 평방 인치당 파운드입니다.
4 점 시험 굴곡 강도 계산
4 점 테스트는 3 점 테스트 계산과 동일한 기호를 사용합니다. 그러나 두 개의 하중 또는 힘이 적용되어 샘플을 1/3로 분할한다고 가정하면 훨씬 간단 해 보입니다.
σ = FL / wd2
이것은 3 점 테스트의 굴곡 응력 공식과 정확히 동일하지만 계수 3/2는 없습니다. 따라서 적용된 힘에 길이를 곱한 다음 이것을 재료의 너비에 재료의 깊이를 곱한 값으로 나누십시오.
