Hvis du trenger å finne ut hvor sterkt et materiale er, er en måte å teste hvor enkelt det er å bryte. De bruddmodul, også kjent som bøyestyrke eller tverrgående bruddstyrke, gir deg maksimal lastekapasitet rett før et materiale går i stykker. For et materiale som tre har bruddmodulen anvendelser innen engineering og konstruksjon.
Bruddmodulen er en måling av trykk eller kraft per arealenhet. Forskere og ingeniører bruker en rekke størrelser for trykk for å bestemme bruddmodulen. Du kan finne det uttrykt i enheter av pascal eller megapascal, så vel som pounds per kvadrattomme, eller psi.
Når materialer bøyes som respons på stress, komprimerer de seg langs den ene siden og strekker seg langs den andre. Når du for eksempel skyver ned på et treverk, vil den strukne siden utvide seg i retning mot venstre, nedover og til høyre. Forskere bruker ofte Youngs modul, et mål for stivhet, for å beskrive denne effekten.
Beregn bruddmodul
Du kan beregne bruddmodulen "sigma" ved hjelp av ligningen σr = 3Fx / yz2
for lastekraften F og størrelsesmål i tre retninger, x, y og z, av materialet. I dette tilfellet er belastningen den ytre kraften som legges på materialet av interesse. Lastekraften påføres midten av en bjelke av materialet løftet litt over bakken. Fra dette eksperimentelle oppsettet, kjent som midtpunktbelastningstesten, kan du observere deformasjonen av materialet som svar på stress påført det.Hold enhetene dine konsistente når du utfører denne beregningen. Hvis du bruker tommer for dimensjonene og pundene for lastekraften, vil bruddmodulen ha enheter på pund per kvadrattomme.
Pass på at du ikke forveksler bruddmodulen med strekkfastheten, σTS, et materiales evne til å motstå brudd når det er under spenning. Mens bruddmodulen måler det spesifikke trykket som et materiale er i ferd med å bryte, representerer strekkfastheten materialets evne til å bøye og deformere før det brytes.
Tre-punkts bøyetest
Ingeniører bruker en tre-punkts bøyetest for å bestemme bindingsstyrken eller bruddmodulen til et materiale. I motsetning til midtpunktbelastningstesten bruker denne metoden to forskjellige krefter langs bjelkens materiale som deler den i tre like store deler.
Når de påførte kreftene bøyer materialet, det være seg tre, sement eller andre stoffer, holder de oversikt over temperaturen og hvordan partikler i materialet fordeler seg som respons på spenningen. De gjør dette for å sikre at materialet tåler presset i applikasjoner som fundamenter for bygninger eller andre prosjekter.
Når ingeniører lager grafer over hvordan materialet forskyver seg som svar på forskjellige mengder kraft, studerer de hvordan materialer gjennomgår deformasjon. Deretter kan de beregne Youngs modul og bruddmodul.
Komponenter av styrke
For en sementmatrise gir en type materiale som brukes i sivil infrastruktur, karbonfibre, nanofibre eller nanorør som gjør materialet den strukturelle styrken. Du kan bruke disse komponentene i sementmatrisen til å registrere, elektromagnetisk skjerming av skadelig stråling og forhindre korrosjon av stoffer.
Avhengig av hvilken type komponenter som lager disse sementmatrisene, kan du studere dem for fysiske og kjemiske egenskaper som følsomhet for varme og elektrisitet, evne til å lede strøm og kapasitet til å lagre eller overføre varme.
Noen materialer bruker kompositter i kornstørrelse på en nanometerskala. Disse nanokomposittbaserte stoffene har en tendens til å ha høyere verdier for elastisitetsmodulen, hvor raskt stresset på materialet endres når det er under trykk. De kjemiske arrangementene av molekyler på nanoskala betyr at disse materialene har større strekkfasthet, hardhet, seighet og motstand mot å bli slitt.