Trykkfasthet er en effektiv måte å måle hvor mye belastning en overflate eller materiale tåler. Testen for denne typen styrke utføres ved å utøve kraft nedover på objektet, parret med en lik og motsatt kraft utøvd oppover på bunnen. Med andre ord klemmer du det - og bruker deretter en enkel matematisk formel for å bestemme kompresjonsbelastningen det tok før materialet mislyktes.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Formelen for kompressionsspenning er:
CS = F ÷ A, hvor CS er trykkstyrken, F er kraften eller belastningen på feilpunktet og EN er det opprinnelige tverrsnittsarealet.
Betraktninger for å teste kompresjonsbelastning
En trykkfasthetstest krever nøyaktige målinger, så "squashing" -prosessen til en trykkstresstest må gjøres under nøye kontrollerte forhold, inkludert like krefter som brukes for å komprimere materialet fra både topp og bunn.
På grunn av dette, og fordi testen er utført til svikt eller permanent deformasjon, vil du ikke teste en faktisk struktur in situ; i stedet vil du teste et kubisk eller sylindrisk eksemplar. Kuben eller sylinderformen sørger for at du har flate, parallelle overflater øverst og nederst på prøven, og begge flater skal være tverrsnitt - det vil si tatt vinkelrett på den vertikale aksen på eksemplar.
Datapunkter i kompressiv stressformel
Når du har satt prøven din opp i riktig apparat for den vitenskapelige "squashing" -prosessen din, må du merke deg to datapunkter. Den første er tverrsnittsarealet til prøven du krysser, eller for å si det på en annen måte, overflaten på bare ett av ansiktene.
Det andre datapunktet du må måle er kraften som brukes på prøven din i det øyeblikket den mislykkes. Du vil bruke kraften sakte til feil, som vanligvis er definert som en permanent deformasjon. Med andre ord en deformasjon som ikke kommer tilbake til sin opprinnelige form når trykkraften er fjernet. Ofte skjer den "permanente deformasjonen" når objektet går i stykker.
Tips
Hvis du bruker vanlige amerikanske enheter, måler du kraften i pund og arealet i kvadratcentimeter, slik at resultatet ditt er i standardenhet psi eller pund per kvadrattomme.
Beregning av trykkstyrke
Når du har disse datapunktene - enten du har målt dem selv i laboratoriet eller mottatt dem i et ordproblem - kan du beregne kompresjonsstyrken til objektet ditt. Formelen er:
CS = F ÷ A, hvor CS er trykkstyrken, F er kraften eller belastningen på feilpunktet og EN er det opprinnelige tverrsnittsarealet.
Eksempel: Du har blitt bedt om å beregne trykkfastheten til en betongsylinder. Tverrsnittsflatene til sylinderen måler hver 6 inches på tvers, og sylinderen sviktet med 71.000 pounds kraft. Hva er trykkfastheten til den prøven av betong?
Du kan gå videre og erstatte kraftmålingen, 71.000 pund, i ligningen din for F. Men ikke vær forhastet og koble til 6 tommer for tverrsnittsarealet, EN. Du har fått diameteren på overflaten til sylinderen, men det du trenger er overflaten på ansiktet.
For å beregne overflatearealet, husk at arealet til en sirkel er πr2, hvor r er sirkelens radius, som er lik 1/2 sirkelens diameter. Så med en diameter på 6 tommer, er sirkelens radius 3 tommer, og området er π (3)2 = 28,26 tommer2.
Nå som du har den informasjonen, lyder ligningen din som følger:
CS = 71.000 pund ÷ 28,26 tommer2 = 2,512 psi
Så trykkstyrken til prøven din er 2,512 psi. For øvrig passer dette inn med den vanlige trykkstyrken på 2500 psi av betong for boligbruk; betong for kommersielle konstruksjoner kan ha en trykkfasthet på 4000 psi eller mer.