Ugotovitev, koliko sile lahko objekt prenaša, preden se zlomi, je v mnogih situacijah še posebej priročna, zlasti za inženirje. To je treba določiti na podlagi eksperimentalnih rezultatov, ki v bistvu vključujejo izpostavljanje materiala vedno večjim silam, dokler se ne zlomi ali trajno upogne. Toda izvajanje dejanskih izračunov za ugotavljanje upogibne trdnosti materiala se lahko zdi resnično zahtevno. Na srečo se lahko izračuna enostavno lotite, če imate na voljo prave informacije.
Definicija upogibne trdnosti
Upogibna trdnost (ali modul pretrganja) je količina sile, ki jo lahko sprejme objekt, ne da bi se zlomil ali trajno deformiral. Če si je težko privoščiti glavo, pomislite na desko iz lesa, podprto na dveh koncih.
Če želite vedeti, kako močan je les, je eden od načinov, da ga preizkusite, če vse bolj močno potiskate sredino deske, dokler se ne zaskoči. Največja potisna sila, ki jo je les lahko zdržal pred lomljenjem, je njegova upogibna trdnost. Če bi bil še en kos lesa močnejši, bi pred lomljenjem podpiral večjo silo.
Upogibna trdnost vam v resnici pove največjo obremenitev materiala (zato boste morda videli sklice na "Upogibna napetost") in je navedena kot sila (v newtonih ali funtih sile) na enoto površine (v kvadratnih ali kvadratnih metrih palcev).
Tritočkovni ali štiritočkovni testi
Obstajata dve metodi testiranja upogibne trdnosti, ki pa sta si zelo podobni. Na njegovih koncih je podprt dolg pravokoten vzorec materiala, zato na sredini ni podpore, so pa konci trpežni. Nato na srednji del deluje obremenitev ali sila, dokler se material ne zlomi.
Za tri točke preskus trdnosti na upogibanje se v središču vzorca nenehno povečuje, dokler se material ne zlomi ali trajno upogne. Upogibni preskusni stroj lahko uporabi naraščajoče količine sile in natančno zabeleži količino sile na točki zloma.
A štiri točke preskus upogibanja je zelo podoben, le da obremenitev deluje na dveh točkah hkrati, spet proti središču vzorca. Najlažje je izračunati upogibno trdnost, ko ena obremenitev ali sila deluje na tretjini poti med nosilci, druga pa dve tretjini poti med njimi. Torej bi v tem primeru srednja tretjina vzorca imela sile, ki delujejo na obeh straneh.
Tritočkovni izračun upogibne trdnosti
Pri tritočkovnem preskusu upogibna trdnost (glede na simbol σ) lahko izračunamo z uporabo:
σ = 3FL / 2wd2
To je sprva morda zastrašujoče, toda ko enkrat veste, kaj pomeni posamezen simbol, je za uporabo zelo preprosta enačba.
F pomeni največjo uporabljeno silo, L je dolžina vzorca, w je širina vzorca in d je globina vzorca. Torej za izračun upogibne trdnosti (σ), pomnožite silo z dolžino vzorca in nato pomnožite s tremi. Nato globino vzorca pomnožite samostojno (tj. Poravnajte), rezultat pomnožite s širino vzorca in nato pomnožite z dvema. Na koncu prvi rezultat razdelite na drugega.
V enotah SI se bodo dolžine, širine in globine merile v metrih, sila pa v newtonih, rezultat v paskalih (Pa) ali newtonih na kvadratni meter. V imperialnih enotah se bodo dolžine, širine in globine merile v palcih, sila pa v funtih sile, rezultat pa v funtih na kvadratni palec.
Izračun upogibne trdnosti preizkusa v štirih točkah
Štiritočkovni test uporablja enake simbole kot tritočkovni izračun testa. Toda ob predpostavki, da sta obe obremenitvi ali sili uporabljeni, tako da vzorec razdelita na tretjine, je videti veliko bolj preprosto:
σ = FL / wd2
Upoštevajte, da je to popolnoma enako kot formula upogibnega napetosti za tritočkovne teste, vendar brez faktorja 3/2. Torej preprosto pomnožite uporabljeno silo z dolžino in jo nato delite s širino materiala, pomnoženo z njegovo globino na kvadrat.