Druksterkte is een effectieve manier om te meten hoeveel belasting een oppervlak of materiaal kan dragen. De test voor dit soort kracht wordt uitgevoerd door een neerwaartse kracht op het object uit te oefenen, gecombineerd met een gelijke en tegengestelde kracht die op de bodem wordt uitgeoefend. Met andere woorden, je plet het - en gebruik vervolgens een eenvoudige wiskundige formule om de drukbelasting te bepalen die nodig was voordat het materiaal bezweek.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De drukspanningsformule is:
CS = F ÷ A, waarbij CS is de druksterkte, F is de kracht of belasting op het punt van falen en EEN is het initiële oppervlak van de dwarsdoorsnede.
Overwegingen voor het testen van drukbelasting
Een druksterktetest vereist nauwkeurige metingen, dus het "squashing" -proces van een drukspanningstest moet worden uitgevoerd onder zorgvuldig gecontroleerde omstandigheden, inclusief de gelijke en tegengestelde krachten die worden uitgeoefend om het materiaal van zowel boven- als bodem.
Hierdoor, en omdat de test wordt uitgevoerd tot het punt van bezwijken of permanente vervorming, zou je een echte constructie niet ter plaatse testen; in plaats daarvan zou je een kubisch of cilindrisch monster testen. De kubus- of cilindervorm zorgt ervoor dat je vlakke, evenwijdige oppervlakken aan de boven- en onderkant van je specimen, en beide vlakken moeten in dwarsdoorsnede zijn - dat wil zeggen, loodrecht op de verticale as van de exemplaar.
Gegevenspunten in de drukspanningsformule
Zodra u uw exemplaar in het juiste apparaat voor uw wetenschappelijke "squashing" -proces hebt geplaatst, moet u twee gegevenspunten noteren. De eerste is de dwarsdoorsnede van het exemplaar dat je kruist of, om het anders te zeggen, de oppervlakte van slechts één van zijn vlakken.
Het andere gegevenspunt dat u moet meten, is de kracht die op uw monster wordt uitgeoefend op het moment dat het faalt. Je oefent de kracht langzaam uit tot het bezwijkt, wat meestal wordt gedefinieerd als een permanente vervorming. Met andere woorden, een vervorming die niet terugkeert naar zijn oorspronkelijke vorm als de drukkracht eenmaal is weggenomen. Vaak vindt de "blijvende vervorming" plaats wanneer het object breekt.
Tips
Als u de gebruikelijke Amerikaanse eenheden gebruikt, meet dan de kracht in ponden en het gebied in vierkante inch, zodat uw resultaat in de standaardeenheid psi of pond per vierkante inch is.
Druksterkte berekenen
Als je deze datapunten eenmaal hebt – of je ze nu zelf in het lab hebt gemeten of in een opgave hebt gekregen – kun je de druksterkte van je object berekenen. De formule is:
CS = F ÷ A, waarbij CS is de druksterkte, F is de kracht of belasting op het punt van falen en EEN is het initiële oppervlak van de dwarsdoorsnede.
Voorbeeld: U bent gevraagd om de druksterkte van een betonnen cilinder te berekenen. De dwarsdoorsnedevlakken van de cilinder zijn elk 6 inch breed en de cilinder faalde bij 71.000 pond kracht. Wat is de druksterkte van dat betonmonster?
U kunt doorgaan en de krachtmeting, 71.000 pond, in uw vergelijking vervangen door: F. Maar wees niet overhaast en sluit 6 inch aan voor het dwarsdoorsnede-oppervlak, EEN. Je hebt de diameter van het gezicht van de cilinder gekregen, maar wat je nodig hebt is het oppervlak van dat gezicht.
Om de oppervlakte te berekenen, onthoud dat de oppervlakte van een cirkel πr. is2, waar r is de straal van de cirkel, die gelijk is aan de helft van de diameter van de cirkel. Dus met een diameter van 6 inch is de straal van je cirkel 3 inch en de oppervlakte is π (3)2 = 28,26 inch2.
Nu je die informatie hebt, luidt je vergelijking als volgt:
CS = 71.000 pond ÷ 28,26 inch2 = 2.512 psi
Dus de druksterkte van uw monster is 2512 psi. Dit komt overigens overeen met de standaard 2.500 psi druksterkte van beton voor residentiële toepassingen; beton voor commerciële constructies kan een druksterkte van 4.000 psi of meer hebben.