Если вам нужно выяснить, насколько прочен материал, один из способов - проверить, насколько легко его сломать. В модуль разрыва, также известная как прочность на изгиб или поперечная прочность на разрыв, обеспечивает максимальную нагрузочную способность непосредственно перед разрушением материала. Для такого материала, как дерево, модуль разрыва применяется в машиностроении и строительстве.
Модуль разрыва - это измерение давления или силы на единицу площади. Ученые и инженеры используют множество величин давления при определении модуля разрыва. Вы можете найти его в паскалях или мегапаскалях, а также в фунтах на квадратный дюйм или фунтах на квадратный дюйм.
Поскольку материалы изгибаются в ответ на нагрузку, они сжимаются с одной стороны и растягиваются по другой. Например, когда вы толкаете кусок дерева вниз, вытянутая сторона будет расширяться влево, вниз и вправо. Исследователи часто используют Модуль для младших, мера жесткости, чтобы описать этот эффект.
Рассчитать модуль разрыва
Вы можете рассчитать модуль разрыва «сигма», используя уравнение
σр = 3Fx / yz2 для силы нагрузки F и размерные размеры в трех направлениях, Икс, у и z материала. В этом случае нагрузка - это внешняя сила, приложенная к интересующему материалу. Сила нагрузки прилагается к центру балки из материала, немного приподнятой над землей. С помощью этой экспериментальной установки, известной как испытание на нагрузку в центральной точке, вы можете наблюдать деформацию материала в ответ на приложенное к нему напряжение.При выполнении этого расчета сохраняйте единообразие единиц измерения. Если вы используете дюймы для размеров и фунты для силы нагрузки, модуль разрыва будет иметь единицы фунтов на квадратный дюйм.
Не путайте модуль разрыва с пределом прочности на разрыв. σTS, способность материала сопротивляться разрыву при растяжении. В то время как модуль разрыва измеряет удельное давление, при котором материал собирается разорваться, предел прочности на разрыв представляет способность материала изгибаться и деформироваться перед разрушением.
Испытание на трехточечный изгиб
Инженеры используют испытание на трехточечный изгиб для определения прочности сцепления или модуля разрыва материала. В отличие от испытания на нагрузку в центральной точке, этот метод использует две разные силы, действующие вдоль материала балки, которые делят ее на три равные части.
Поскольку приложенные силы изгибают материал, будь то дерево, цемент или любое другое вещество, они отслеживают температуру и то, как частицы в материале распределяются в ответ на напряжение. Они делают это, чтобы убедиться, что материал выдерживает давление в таких приложениях, как фундаменты для зданий или других проектов.
Когда инженеры создают графики того, как материал смещается в ответ на различное количество силы, они изучают, как материалы подвергаются деформации. Затем они могут рассчитать модуль Юнга и модуль разрыва.
Компоненты силы
В случае цементной матрицы, типа материала, используемого в гражданской инфраструктуре, углеродные волокна, нановолокна или нанотрубки, которые делают материал, обеспечивают структурную прочность. Вы можете использовать эти компоненты цементной матрицы для обнаружения, электромагнитной защиты от вредного излучения и предотвращения коррозии веществ.
В зависимости от типа компонентов, из которых состоят эти цементные матрицы, вы можете изучить их физико-химические свойства. такие свойства, как восприимчивость к теплу и электричеству, способность проводить ток и способность хранить или передавать нагревать.
В некоторых материалах используются композиты с размером зерна в нанометровом масштабе. Эти вещества на основе нанокомпозитов, как правило, имеют более высокие значения модуля упругости, насколько быстро изменяется напряжение на материале под давлением. Химическое расположение молекул на наномасштабе означает, что эти материалы обладают большей прочностью на разрыв, твердостью, ударной вязкостью и устойчивостью к износу.
