Pevnosť v tlaku je efektívny spôsob merania, aké veľké zaťaženie unesie povrch alebo materiál. Skúška tohto druhu sily sa vykonáva pôsobením sily smerom dole na hornú časť predmetu, spárovanej s rovnakou a opačnou silou pôsobiacou nahor na spodok. Inými slovami, zmačknete ho - a potom pomocou jednoduchého matematického vzorca určíte tlakové zaťaženie, ktoré trvalo pred zlyhaním materiálu.
TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)
Vzorec tlakového napätia je:
CS = F ÷ A, kde CS je pevnosť v tlaku, F je sila alebo zaťaženie v bode poruchy a A je počiatočná plocha prierezu.
Úvahy o testovaní tlakového zaťaženia
Skúška pevnosti v tlaku vyžaduje presné merania, preto sa musí vykonať „stlačovací“ proces skúšky tlakom za starostlivo kontrolovaných podmienok vrátane rovnakých a protichodných síl pôsobiacich na stláčanie materiálu zhora aj zhora dole.
Z tohto dôvodu a preto, že sa test vykonáva až do okamihu zlyhania alebo trvalej deformácie, by ste skutočnú štruktúru netestovali in situ; namiesto toho by ste otestovali kubický alebo valcový exemplár. Kocka alebo tvar valca zaisťuje, že budete mať ploché, rovnobežné povrchy v hornej a spodnej časti vzorka a obe tváre by mali mať prierez - to znamená, že sú urobené v pravom uhle k vertikálnej osi exemplár.
Údajové body vo vzorci tlakového napätia
Keď už máte svoj exemplár nastavený v príslušnom prístroji pre váš vedecký proces „stlačenia“, budete si musieť všimnúť dva údajové body. Prvým je prierezová plocha vzorky, ktorú prechádzate, alebo, inak povedané, povrchová plocha iba jednej z jej tvárí.
Ďalším údajovým bodom, ktorý budete musieť zmerať, je sila použitá na váš exemplár v okamihu jeho zlyhania. Silu budete pôsobiť pomaly až do zlyhania, ktoré sa zvyčajne definuje ako trvalá deformácia. Inými slovami, deformácia, ktorá sa po odstránení tlakovej sily nevráti do pôvodného tvaru. K „trvalej deformácii“ často dochádza pri rozbití objektu.
Tipy
Ak používate bežné jednotky v USA, zmerajte silu v librách a plochu v štvorcových palcoch tak, aby váš výsledok bol v štandardných jednotkách psi alebo librách na štvorcový palec.
Výpočet pevnosti v tlaku
Keď budete mať tieto dátové body - či už ste ich zmerali sami v laboratóriu alebo ste ich dostali slovnou úlohou - môžete vypočítať pevnosť v tlaku vášho objektu. Vzorec je:
CS = F ÷ A, kde CS je pevnosť v tlaku, F je sila alebo zaťaženie v bode poruchy a A je počiatočná plocha prierezu.
Príklad: Boli ste požiadaní, aby ste vypočítali pevnosť v tlaku betónového valca. Každá plocha prierezu valca merala 6 palcov naprieč a valec zlyhal pri sile 71 000 libier. Aká je pevnosť v tlaku tejto vzorky betónu?
Môžete pokračovať a nahradiť meranie sily, 71 000 libier, do svojej rovnice pre F. Ale nebuďte uponáhľaní a zapojte 6 palcov pre plochu prierezu, A. Dostali ste priemer čelnej plochy valca, ale čo potrebujete, je povrchová plocha tejto čelnej plochy.
Pri výpočte povrchovej plochy nezabudnite, že plocha kruhu je πr2, kde r je polomer kruhu, ktorý sa rovná 1/2 priemeru kruhu. Takže s priemerom 6 palcov je polomer vášho kruhu 3 palce a jeho plocha je π (3)2 = 28,26 palca2.
Teraz, keď máte tieto informácie, vaša rovnica znie takto:
CS = 71 000 libier ÷ 28,26 palca2 = 2 512 psi
Takže pevnosť v tlaku vašej vzorky je 2 512 psi. Mimochodom, toto je v súlade so štandardnou pevnosťou betónu v tlaku 2 500 psi pre bytové aplikácie; betón pre komerčné stavby môže mať pevnosť v tlaku 4 000 psi alebo viac.
