Как рассчитать прочность на сжатие

Прочность на сжатие - это эффективный способ измерения нагрузки, которую может выдержать поверхность или материал. Проверка этого вида силы выполняется путем приложения силы вниз на верхнюю часть объекта в сочетании с равной и противоположной силой, действующей вверх на основание. Другими словами, вы раздавливаете его, а затем используете простую математическую формулу для определения сжимающей нагрузки, которая была принята до разрушения материала.

TL; DR (слишком длинный; Не читал)

Формула напряжения сжатия:

CS = F ÷ A, где CS прочность на сжатие, F сила или нагрузка в точке разрушения и А - начальная площадь поперечного сечения.

Испытание на прочность на сжатие требует точных измерений, поэтому должен быть проведен процесс «сдавливания» при испытании на сжатие. в тщательно контролируемых условиях, включая равные и противоположные силы, прилагаемые для сжатия материала как сверху, так и Нижний.

Из-за этого, а также из-за того, что испытание проводится до точки отказа или остаточной деформации, вы не будете тестировать реальную конструкцию на месте; вместо этого вы бы испытали кубический или цилиндрический образец. Форма куба или цилиндра гарантирует, что у вас будут плоские параллельные поверхности вверху и внизу вашего образец, и обе грани должны быть поперечными, то есть взятыми под прямым углом к ​​вертикальной оси образец.

После того, как ваш образец будет помещен в соответствующий аппарат для вашего научного процесса «раздавливания», вам нужно будет принять к сведению две точки данных. Первый - это площадь поперечного сечения образца, который вы пересекаете, или, другими словами, площадь поверхности только одной из его граней.

Другая точка данных, которую вам нужно будет измерить, - это сила, приложенная к вашему образцу в момент его выхода из строя. Вы будете прилагать усилие медленно до отказа, который обычно определяется как остаточная деформация. Другими словами, деформация, которая не вернется к своей исходной форме после снятия сжимающей силы. Часто «остаточная деформация» имеет место, когда объект ломается.

• Если вы используете общепринятые единицы измерения США, измерьте силу в фунтах, а площадь - в квадратных дюймах, чтобы результат был в стандартных единицах фунтов на квадратный дюйм или фунтах на квадратный дюйм.

Когда у вас есть эти точки данных - независимо от того, измерили ли вы их сами в лаборатории или получили их в виде задачи, - вы можете рассчитать прочность на сжатие вашего объекта. Формула:

CS = F ÷ A, где CS прочность на сжатие, F сила или нагрузка в точке разрушения и А - начальная площадь поперечного сечения.

Пример: Вас попросили рассчитать прочность на сжатие бетонного цилиндра. Каждая из граней поперечного сечения цилиндра имеет 6 дюймов в диаметре, и цилиндр разрушился при силе 71 000 фунтов. Какова прочность на сжатие этого образца бетона?

Вы можете пойти дальше и заменить измерение силы, 71000 фунтов, в свое уравнение для F. Но не торопитесь и вставьте 6 дюймов для площади поперечного сечения, А. Вам дан диаметр грани цилиндра, но вам нужна площадь поверхности этой грани.

Чтобы вычислить площадь поверхности, помните, что площадь круга равна πr², где р - радиус круга, равный 1/2 диаметра круга. Итак, при диаметре 6 дюймов радиус вашего круга равен 3 дюйма, а его площадь равна π (3).² = 28,26 дюйма².

Теперь, когда у вас есть эта информация, ваше уравнение выглядит следующим образом:

CS = 71 000 фунтов ÷ 28,26 дюйма² = 2,512 фунтов на квадратный дюйм

Таким образом, прочность на сжатие вашего образца составляет 2512 фунтов на квадратный дюйм. Между прочим, это соответствует стандартной прочности бетона на сжатие 2500 фунтов на квадратный дюйм для жилых помещений; бетон для коммерческих структур может иметь прочность на сжатие 4000 фунтов на квадратный дюйм и более.