Откривање колике силе предмет може поднети пре ломљења добро дође у многим ситуацијама, посебно инжењерима. Ово се мора утврдити на основу експерименталних резултата, који у суштини укључују излагање материјала све већим количинама силе док се не сломи или трајно не савије. Али извођење стварних прорачуна за утврђивање чврстоће материјала на савијање може изгледати заиста изазовно. Срећом, под условом да имате при руци праве информације, лако ћете се ухватити у коштац са прорачуном.
Дефиниција чврстоће на савијање
Чврстоћа на савијање (или модул руптуре) је количина силе коју објекат може поднети без ломљења или трајне деформације. Ако је ово тешко заокренути око главе, размислите о дасци од дрвета на два краја.
Ако желите да знате колико је дрво чврсто, један од начина да га тестирате био би гурнути све јаче и јаче по средини даске док не пукне. Максимална сила потискивања коју би дрво могло да поднесе пре пуцања је његова чврстоћа на савијање. Да је други комад дрвета јачи, подржавао би већу силу пре лома.
Чврстоћа на савијање заиста вам говори о максималној количини стреса који материјал може да поднесе (па ћете можда видети референце на „Напрезање при савијању“), и наводи се као сила (у њутнима или фунтама-сила) по јединици површине (у квадратима или квадратима метра) инча).
Тестови у три или четири тачке
Постоје две методе испитивања чврстоће на савијање, али су врло сличне. На његовим крајевима је подупрт дугачак правоугаони узорак материјала, тако да у средини нема носача, али су крајеви чврсти. Тада се на средњи пресек примењује оптерећење или сила док се материјал не сломи.
За три тачке испитивање чврстоће на савијање, континуирано растуће оптерећење се примењује у центру узорка све док не дође до прекида или трајног савијања у материјалу. Машина за испитивање савијања може применити све веће количине силе и тачно забележити количину силе на месту ломљења.
А. четири тачке тест савијања је врло сличан, осим што се оптерећење примењује истовремено у две тачке, опет према центру узорка. Најлакше је израчунати чврстоћу на савијање када се једно оптерећење или сила примени на трећини пута између носача, а друго на две трећине пута између њих. Тако би у овом примеру средња трећина узорка имала силе примењене са обе његове стране.
Израчун чврстоће на савијање у три тачке
За тест у три тачке, чврстоћа на савијање (дати симбол σ) може се израчунати помоћу:
σ = 3ФЛ / 2вд2
У почетку ово може изгледати застрашујуће, али кад једном знате шта сваки симбол значи, употребиће се прилично једноставна једначина.
Ф означава максималну примењену силу, Л је дужина узорка, в је ширина узорка и д је дубина узорка. Дакле, за израчунавање чврстоће на савијање (σ), помножите силу са дужином узорка, а затим помножите са три. Затим помножите дубину узорка за себе (тј. Изравнајте је), помножите резултат са ширином узорка, а затим помножите ово са два. Коначно, поделите први резултат са другим.
У СИ јединицама ће се дужине, ширине и дубине мерити у метрима, док ће се сила мерити у њутнима, што ће резултирати паскалима (Па), односно њутнима по метру у квадрату. У царским јединицама, дужине, ширине и дубине мериће се у инчима, а сила у фунтама силе, што ће резултирати у фунтама по квадратном инчу.
Израчун чврстоће на савијање у четири тачке
Тест са четири тачке користи исте симболе као и прорачун теста са три тачке. Али уз претпоставку да су два оптерећења или силе примењене тако да поделе узорак на трећине, изгледа много једноставније:
σ = ФЛ / вд2
Имајте на уму да је ово потпуно исто као и формула напрезања савијања за испитивања у три тачке, али без фактора 3/2. Дакле, једноставно помножите примењену силу са дужином, а затим је поделите са ширином материјала помноженом са његовом квадратном дубином.