Ustalenie, jaką siłę obiekt może wytrzymać przed pęknięciem, przydaje się w wielu sytuacjach, zwłaszcza dla inżynierów. Należy to ustalić na podstawie wyników eksperymentalnych, które zasadniczo obejmują poddanie materiału działaniu coraz większej siły, aż do zerwania lub trwałego zgięcia. Jednak wykonanie rzeczywistych obliczeń w celu obliczenia wytrzymałości materiału na zginanie może wydawać się naprawdę trudnym zadaniem. Na szczęście, pod warunkiem, że masz pod ręką odpowiednie informacje, możesz łatwo poradzić sobie z obliczeniami.
Definicja wytrzymałości na zginanie
Wytrzymałość na zginanie (lub moduł zerwania) to siła, jaką obiekt może przyjąć bez uszkodzenia lub trwałego odkształcenia. Jeśli trudno jest się zorientować, pomyśl o desce drewnianej podtrzymywanej na dwóch końcach.
Jeśli chcesz wiedzieć, jak mocne jest drewno, jednym ze sposobów sprawdzenia go byłoby mocniejsze i mocniejsze dociskanie środka deski, aż pęknie. Maksymalna siła pchania, jaką drewno może wytrzymać przed pęknięciem, to jego wytrzymałość na zginanie. Gdyby inny kawałek drewna był mocniejszy, wytrzymałby większą siłę przed pęknięciem.
Wytrzymałość na zginanie naprawdę mówi o maksymalnym naprężeniu, jakie może wytrzymać materiał (więc możesz zobaczyć odniesienia do „naprężenie zginające”) i jest cytowane jako siła (w niutonach lub funtach-siła) na jednostkę powierzchni (w metrach do kwadratu lub w kwadracie). cale).
Testy trzypunktowe lub czteropunktowe
Istnieją dwie metody badania wytrzymałości na zginanie, ale są one bardzo podobne. Długa prostokątna próbka materiału jest podparta na końcach, więc nie ma podparcia w środku, ale końce są mocne. Następnie na środkową sekcję przykłada się obciążenie lub siłę, aż do zerwania materiału.
Dla trzy punkty test wytrzymałości na zginanie, na środek próbki przykładane jest stale rosnące obciążenie, aż do wystąpienia pęknięcia lub trwałego wygięcia w materiale. Maszyna do prób zginania może przykładać coraz większą siłę i precyzyjnie rejestrować siłę w momencie zerwania.
ZA czteropunktowy próba zginania jest bardzo podobna, z wyjątkiem tego, że obciążenie jest przykładane jednocześnie w dwóch punktach, ponownie w kierunku środka próbki. Najłatwiej obliczyć wytrzymałość na zginanie, gdy jedno obciążenie lub siła jest przyłożone w jednej trzeciej odległości między podporami, a drugie w dwóch trzecich odległości między podporami. Więc w tym przykładzie środkowa jedna trzecia próbki miałaby siły przyłożone po obu jej stronach.
Test trzypunktowy Obliczanie wytrzymałości na zginanie
W przypadku testu trzypunktowego wytrzymałość na zginanie (podaną symbolem σ) można obliczyć za pomocą:
σ = 3FL / 2wd2
Na początku może to wyglądać przerażająco, ale kiedy już wiesz, co oznacza każdy symbol, jest to dość proste równanie do użycia.
fa oznacza maksymalną przyłożoną siłę, L to długość próbki, w to szerokość próbki i re to głębokość próbki. Aby obliczyć wytrzymałość na zginanie (σ), pomnóż siłę przez długość próbki, a następnie pomnóż to przez trzy. Następnie pomnóż głębokość próbki przez samą (tj. podnieś ją do kwadratu), pomnóż wynik przez szerokość próbki, a następnie pomnóż przez dwa. Na koniec podziel pierwszy wynik przez drugi.
W jednostkach SI długości, szerokości i głębokości będą mierzone w metrach, natomiast siła w niutonach, z wynikiem w paskalach (Pa) lub niutonach na metr kwadratowy. W jednostkach imperialnych długości, szerokości i głębokości będą mierzone w calach, a siła w funtach-siła, z wynikiem w funtach na cal kwadratowy.
Test czteropunktowy Obliczanie wytrzymałości na zginanie
Test czteropunktowy wykorzystuje te same symbole, co obliczenie testu trzypunktowego. Ale przy założeniu, że przyłożone są dwa obciążenia lub siły, aby podzielić próbkę na trzy części, wygląda to znacznie prościej:
σ = FL / wd2
Zauważ, że jest to dokładnie to samo, co formuła na zginanie dla testów trzypunktowych, ale bez współczynnika 3/2. Po prostu pomnóż przyłożoną siłę przez długość, a następnie podziel ją przez szerokość materiału pomnożoną przez kwadrat głębokości.