Att ta reda på hur mycket kraft ett objekt tål innan det går sönder är användbart i många situationer, särskilt för ingenjörer. Detta måste bestämmas baserat på experimentella resultat, som i huvudsak innebär att materialet utsätts för ökande mängder kraft tills det går sönder eller permanent böjs. Men att utföra de faktiska beräkningarna för att räkna ut materialets böjhållfasthet kan verka riktigt utmanande. Lyckligtvis, förutsatt att du har rätt information till hands, kan du enkelt hantera beräkningen.
Flexural Strength Definition
Böjhållfasthet (eller bristningsmodul) är mängden kraft ett objekt kan ta utan att bryta eller permanent deformeras. Om det är svårt att få tag på huvudet, tänk på en planka av trä som stöds i två ändar.
Om du vill veta hur starkt träet är, skulle ett sätt att testa det vara att trycka ner hårdare och hårdare på plankans mitt tills det knäppte. Den maximala tryckkraften som träet tål innan den går sönder är dess böjhållfasthet. Om en annan träbit var starkare skulle den stödja en större kraft innan den bröts.
Böjhållfasthet berättar verkligen den maximala mängden stress materialet kan ta (så att du kanske ser referenser till "Böjspänning" också), och det citeras som en kraft (i ton eller kilo-kraft) per ytenhet (i kvadratmeter eller kvadratmeter tum).
Trepunkts- eller fyrpunktsprov
Det finns två metoder för att testa böjhållfasthet, men de är väldigt lika. Ett långt rektangulärt prov av materialet stöds i ändarna, så det finns inget stöd i mitten, men ändarna är robusta. En belastning eller kraft appliceras sedan på mittpartiet tills materialet går sönder.
För en trepunkts böjhållfasthetstest appliceras en kontinuerligt ökande belastning i mitten av provet tills det blir brott eller permanent böjning i materialet. En böjprovningsmaskin kan använda ökande mängder kraft och exakt registrera mängden kraft vid brytpunkten.
A fyrpunkts böjningstestet är mycket lika, förutom att belastningen appliceras vid två punkter samtidigt, igen mot mitten av provet. Det är lättast att beräkna böjhållfastheten när en belastning eller kraft appliceras en tredjedel av vägen mellan stöden och den andra appliceras två tredjedelar av vägen mellan dem. Så i detta exempel skulle den mellersta tredjedelen av provet ha krafter applicerade på vardera sidan om det.
Trepunktsberäkning av flexibel styrka för test
För ett trepunkttest, böjhållfastheten (ges symbolen σ) kan beräknas med:
σ = 3FL / 2wd2
Det kan se skrämmande ut i början, men när du väl vet vad varje symbol betyder är det en ganska enkel ekvation att använda.
F betyder den maximala applicerade kraften, L är provets längd, w är provets bredd och d är provets djup. Så för att beräkna böjhållfastheten (σmultiplicera kraften med provets längd och multiplicera den sedan med tre. Multiplicera sedan provets djup med sig själv (dvs. kvadratera det), multiplicera resultatet med provets bredd och multiplicera sedan detta med två. Dela slutligen det första resultatet med det andra.
I SI-enheter kommer längder, bredd och djup att mätas i meter, medan kraft kommer att mätas i newton, med resultat i pascal (Pa) eller newton per kvadratmeter. I kejserliga enheter kommer längder, bredd och djup att mätas i tum, och kraft kommer att mätas i pund-kraft, med ett resultat i pund per kvadrattum.
Fyra-punktsberäkning av flexibel styrka för test
Fyrpunktsprovet använder samma symboler som trepunktsberäkningen. Men med antagandet att de två belastningarna eller krafterna appliceras så att de delar upp provet i tredjedelar, ser det mycket enklare ut:
σ = FL / wd2
Observera att detta är exakt detsamma som böjspänningsformeln för trepunktsprov, men utan faktorn 3/2. Så multiplicera helt enkelt kraften som appliceras med längden och dela sedan den med bredden på materialet multiplicerat med djupet i det kvadratiska.